fluent油水两相流动数值模拟

孔口自由出流的数值模拟本案列主要是对孔口射流过程进行数值模拟。

如图所示，左右两侧是两个高150mm宽100mm的二维方腔，中间通过一根细管道相连。

初始时刻左边有130mm高的水，右侧方腔为空气，水在自身重力下通过细管右侧方腔。

空气空气水通过模拟，可以得到整个流动过程的速度场、压力场和气液相图。

FLUENT求解计算设置1.启动FLUENT-2D（1）双击桌面上的FLUENT 19.2图标，进入启动界面。

（2）选中Dimension中的2D单选按钮，选中Display options 下的3个复选框。

（3）其他保持默认设置，单击OK按钮进入FLUENT19.2主界面。

2.读取并检查网格（1）执行File→read→mesh命令，读入freedom_flow.mesh二维网格文件3.设置求解器参数（1）选择项目树setup→general选项，在出现的General面板中进行参数设定（2）在general面板中设置重力加速度。

（3）选择项目树setup→models选项，对求解模型进行设置。

选择湍流模型（viscous）,选择Laminar（4）在湍流模型（viscous→model）下选择K-з湍流模型(1)设置两相流参数，打开两相流计算模型，双击Multiphase-off选项，打开Multiphasemodel对话框，选择volume of fluid ;在Body Force Formulation勾选Implicit Body Force ,在Number of phase 设置为2。

4. 定义材料参数：setup→Materials→fluid在弹出界面中选择fluent database 下拉选择water-liquid(H2O<l>);(2) 设置两相属性：setup→model→Multiphase→phase选项(3) 设置第一相为空气，第二相为水：在phase列表phase-1-primary phase 中的material 选择air，在phase name输入air,以相同的方式设置phase-2-Sencondary为water-liquid(4) 定义水和空间的表面张力：Models→Multiphase→phase interaction在弹出的界面中单击surface intension中输入0.075.5.设置边界条件：setup→Boundary condition ,定义inlet为压力进口（pressure inlet）（1）在momentum 选项卡的specification Method 对K-з的湍动能和耗散系数进行设置，均设为0.01.（2）在boundary conditions面板中的phase下拉中选择water选项，设置其Volume fraction 为0，表明进口位置水的体积分数为0。

fluent油⽔两相流动数值模拟Fluent油⽔两相流弯管流动模拟⼀、实例概述选取某输油管道⼯程管径600mm的90°⽔平弯管道，弯径⽐为3，并在弯管前后各取5m直管段进⾏建模，其⼏何模型如图所⽰。

为精确⽐较流体流经弯管过程中的流场变化，截取了图所⽰的5个截⾯进⾏辅助分析。

弯管进出⼝的压差为800Pa，油流含⽔率为20%。

⼆、模型建⽴1.启动GAMBIT，选择圆⾯⽣成⾯板的Plane为ZX，输⼊半径Radius为0.3，⽣成圆⾯，如图所⽰。

2.选择圆⾯，保持Move被选中，在Global下的x栏输⼊1.8，完成该⾯的移动操作。

3.选取⾯，Angle栏输⼊-90，Axis选择为（0,0,0）→（0,0,1），⽣成弯管主体，如图所⽰。

4.在Create Real Cylinder⾯板的Height栏输⼊5，在Radius1栏输⼊0.3，选择Axis Location 为Positive X，⽣成沿x⽅向的5m直管段，如图所⽰。

5.同⽅法，改变Axis Location为Positive Y⽣成沿y⽅向的5m直管段，如图所⽰。

6.将直管段移动⾄正确位置，执⾏Volume⾯板中的Move/Copy命令，选中沿y轴的直管段，在x栏输⼊1.8，即向x轴正向平移1.8。

然后选中沿x轴的直管段，在x栏输⼊-5，在y栏输⼊-1.8，最后的模型如图所⽰。

7.将3个体合并成⼀个，弹出Unite Real Volumes⾯板，选中⽣成的3个体，视图窗⼝如图所⽰。

三、⽹格划分1.打开Create Boundary Layer⾯板，在Edges黄⾊输⼊栏中选取线3。

选中1:1的边界层⽣成⽅式，并设置第⼀个点距壁⾯距离为0.001m，递增⽐例因⼦为1.2，边界层为4层。

绘制完边界层⽹格，如图所⽰。

2.打开Mesh Faces⾯板，运⽤Quad单元与Pave⽅法对该圆⾯进⾏划分，在Interval size栏输⼊0.05，⽣成的⾯⽹格如图所⽰。

Fluent多相流模型模拟-水油混合物T型管流动模拟一、实例概述如图所示的T型管，直径0.5m，水和油的混合物从左端以1m/s的速度进入，其中有的质量分数为80%。

在交叉点混合流分流，78%质量流率的混合流从下口流出，22%质量流率的混合流从右端流出。

简单几何模型二、模型的建立1、启动Gambit，选择工作目录E:\Gambit working。

打开后，初始界面如下2、单击geometry→face→create real rectangular face，在width文本框和height文本框输入5和0.5，点击Apply，结果如右下图再输入0.5和5，生成右下图3、下移竖直方向的矩形面，得到T型几何流道移动结果如下修剪内部，将生成的一个矩形面合为一面结果如下三、网格划分1、单击mesh→faces→mesh faces，选择faces 2面，网格间隔大小0.052、设置入口in，出口out，其余wall定义out-2其余线段定义为wall3、输出网格文件输入文件名，选择mixture.msh四、求解计算1、启动fluent6.3，打开后界面2、读入划分好的网格文件检查网格3、求解保持默认，点OK4、设置多相multiphase，混合相mixture点mixture混合相5、选择k-e湍流模型6、定义材料属性先Copy water-liquid再copy fue lliquid，添加进去7、设置第一相oil8、设置第二相water9、设置operating conditions作业条件将Y方向的加速度改为-9.8110、定义边界条件10.1、设置in的边界条件先设置mixture phase，momentum动量→specification method湍流定义方法→intensity and hydraulic diameter强度和水力直径→再设置water phasevolume fraction体积分数设为0.210.2、设置out的边界11、solve -solution保持默认值，点OK12、initialize13、Residual残留的勾选plot，其他默认14、Interate迭代结果如下15、Display→contours外形轮廓选择压强得到混合流体的压强分布图，结果如下选择速度得到混合流体的速度分布图，结果如下16、显示vectors矢量图→velocity速度结果如下17、保存为cas文件18、该模型也可用Eulerian模型来进行多相流计算。

fluent中的vof算法VOF（Volume of Fluid）算法是一种常用的多相流模拟方法，用于模拟液体和气体等不同相的流动行为。

该算法通过跟踪界面上的液体体积分数来描述不同相的分布情况，从而实现对多相流动的准确模拟。

本文将对VOF算法的原理、应用领域以及优缺点进行介绍。

我们来了解一下VOF算法的原理。

VOF算法基于体积分数的概念，即将流体体积分为若干小单元，通过计算每个单元中液体的体积分数来确定液体-气体界面的位置和形状。

在VOF算法中，利用控制方程对液体和气体的流动进行模拟，液体和气体之间的界面通过一个阶跃函数来表示。

在每个时间步长内，通过求解质量守恒方程和动量守恒方程，更新界面位置和形状，从而模拟多相流动的演变过程。

VOF算法在多个领域有着广泛的应用。

首先，在船舶和海洋工程中，VOF算法可以模拟船舶在波浪中的运动以及海洋中的液体-气体相互作用，用于船舶设计和海洋工程的优化。

其次，在石油工程中，VOF 算法可以模拟油水两相流动以及油井中的泡沫流动，用于石油开采和油井设计的研究。

此外，VOF算法还可以应用于化工工程、医学领域、环境工程等多个领域，用于模拟不同相的流动行为和相互作用。

虽然VOF算法在多相流动模拟中具有广泛的应用，但也存在一些局限性。

首先，由于VOF算法是基于流体体积分数的描述，对于界面上的细小结构和液滴的形成与破裂等现象模拟较为困难。

其次，VOF算法对于液体-气体界面的捕捉精度受到网格分辨率的限制，需要较为细致的网格划分才能获得准确的结果。

此外，VOF算法对于相变和表面张力等复杂现象的模拟也存在一定的困难。

VOF算法是一种常用的多相流模拟方法，通过跟踪界面上的液体体积分数来描述不同相的分布情况，实现对多相流动的模拟。

该算法在船舶和海洋工程、石油工程、化工工程、医学领域、环境工程等多个领域有着广泛的应用。

然而，VOF算法在模拟细小结构、相变和表面张力等方面存在一定的限制。

未来，随着计算资源的增强和算法的改进，VOF算法有望在多相流动模拟中发挥更大的作用，为工程领域提供更准确、可靠的模拟结果。

基于Fluent的油气两相射流仿真分析牛鹏;孙启国;吕洪波【摘要】Based on the theories of two-phase flow, cylindrical nozzle models of three different outlets are established. Simulation a-nalysis of annular two-phase jet flow of the nozzle Is calculated by Fluent and two-phase velocity graphs of the nozzle are got from simulation results. Considering the oil-gas lubrication's requirements of rolling bearing, the results show that outlet diameter's optimal value is about 2mm in this model, because the continuous oil jet droplets and the moderate velocity can fulfil the better lubricate condition in this case. This conclusion provides the basis for choosing and optimizing the nozzle in oil-gas lubrication system.%基于两相流基本理论,建立了三种不同出口直径的圆柱形喷嘴模型,通过Fluent流体分析软件对喷嘴环状两相射流进行了仿真计算.分析仿真结果得出了喷嘴油气两相速度分布,并结合油气润滑条件下滚动轴承对油气两项速度的要求,比较仿真结果得出文中模型条件下,喷嘴出口直径在2mm附近时,射流油滴连续,速度适中,能够较好的满足润滑条件,为油气润滑系统中喷嘴的选择和优化提供了依据.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】3页(P91-93)【关键词】喷嘴;油气两相射流;出口速度【作者】牛鹏;孙启国;吕洪波【作者单位】北方工业大学机电工程学院,北京100144【正文语种】中文【中图分类】TP391.9油气润滑是一种新型的润滑技术，它具有单相流体润滑无可比拟的优越性，现今已经广泛应用于高温、重载、高速、极低速以及有冷却水和脏物侵入润滑点的恶劣工况条件的场合［1］。

作为油水分离的最基本、最重要的装置,重力式油水分离器在工程上得到广泛的应用。

为了提高油水的分离效率,人们对油水分离设备的分离特性开展了很多研究[1-3],包括对设备内流体的流场特性进行模拟分析,但对于溢流堰出油的研究还很少。

随着计算机技术的发展,数值模拟将成为结构优化设计的重要手段之一。

1数值模拟计算方法在油水的分离过程中,设定油和水为不可压缩的连续流体,且密度和黏度为定值,流体的流动形式视为定常流动。

分离器内流体的动力学控制方程包括连续性方程和动量方程。

该不可压缩流体的连续性方程为:∂μx ∂x +∂μy ∂y +∂μz ∂z=0(1)式中μx 、μy 、μz 是速度矢量在x 、y 、z 方向的分量。

对黏性为常数的不可压缩流体,主要受到压力、黏性力与单位质量力的作用,动量方程为:d (ρμx )dt =-∂p ∂x +▽·(μ▽μx )+ρf xd (ρμy )dt =-∂p ∂y +▽·(μ▽μy )+ρf yd (ρμz )dt =-∂p ∂z +▽·(μ▽μz )+ρf z(2)式中ρ为密度;t 为时间;p 为流体压强;μ为流体的动力黏度;f x 、f y 、f z 为单位质量力。

2油水分离器的模型建立与网格划分2.1几何模型建立根据刚盖假定,本文的计算模型简化如图1所示。

上端表面为采用刚盖假定的自由表面,油出口位于挡板之上,由于挡板之后的流场不影响挡板之前的流场,因此只计算挡板之前,自由表面之下的流体区域。

2.2网格划分本文选取的是三种最为常见的入口构件,无构件式入口构件,挡板式入口构件以及孔箱式入口构件,入口构件都采用下入口构件。

利用Fluent 软件的前处理器Gambit 对所建三维模型进行网格划分。

为了提高划分的网格的质量以及兼顾Fluent 的计算速度,采用局部加密的非结构化四面体网格,生成的网格结构如图2:图2网格结构2.3计算模型设置本文选用Fluent 软件进行数值计算,对边界条件及物性参数作如下设置:①油水分离器的入口设为速度入口边界条件,入口速度为0.46m /s ;②出口设置为自由出流边界条件,水出口流量权重80%,油出口流量权重20%;③自由表面设置为对称边界条件,其余为壁面边界;④湍流强度为4.7%,水力直径D H 为0.04m 。