二相流模型 — CAE术语解说
二相流模型
老师,二相流模型和VOF法有什么区别?它们都处理多相流吧?
你注意到了很好的地方。VOF法是追踪界面的模型,但二相流模型是将气相和液相分别作为独立的连续体处理。每个相都具有独立的速度场、压力场和温度场,相间的力和热交换通过模型式结合。
定义
"将各相作为独立连续体处理",具体是什么意思?
比如考虑原子炉冷却水中蒸汽气泡上升的情景。分别为水和蒸汽建立连续方程和动量方程。然后通过气泡阻力和升力等相间力的相关式将两个方程系统联系起来。所以方程数量是单相流的两倍。
流体解析中的作用
CFD中在什么场景选择二相流模型?
当气泡大量分散在流中时,逐个追踪界面是不现实的。化工厂的气泡塔反应器或流化床的气固二相流是典型的应用。因为用体积分率表示各相的存在比例,能够高效地计算大量分散粒子。
各相的Navier-Stokes方程用体积分率加权求解。基本形式是这样的。
$$ \frac{\partial \mathbf{u}}{\partial t} + (\mathbf{u} \cdot \nabla)\mathbf{u} = -\frac{1}{\rho}\nabla p + \nu \nabla^2 \mathbf{u} $$
相间力的模型好像对精度影响很大。除了阻力还有其他的吗?
阻力、升力、虚拟质量力、壁面润滑力、湍流分散力等是主要的。选择哪些会大大影响结果,所以必须与实验数据进行比较。特别是气泡大小分布也很重要,常常与种群平衡模型(PBM)结合使用。
相关术语
请介绍与二相流模型相关的术语。
欧拉-欧拉法和二相流模型是同一个东西吗?
经常混用。但严格来说,欧拉-欧拉法是各相以欧拉方式描述方法的总称,二相流模型特别指限制在两个相的情况。扩展到三相以上时称为多流体模型。
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