fluent多相流算例
fluent 案例
fluent 案例
- 电池仿真计算:该案例使用Fluent中的电池仿真模块,基于前期实验获取的数据,根据NTGK模型模拟稳定的充放电过程。
计算原理是需要提供不同倍率下的DOD与电压曲线。
- 动网格实例:动网格模型可以用来模拟由于流域边界运动引起流域形状随时间变化的流动情况,如汽车发动机中的气缸运动、阀门的开启与关闭、机翼的运动、飞机投弹等。
- 离心泵空化:利用Fluent中的Mixture多相流模型仿真计算离心泵内的空化情况。
案例描述为离心泵入口总压0.6MPa,出口静压0.2MPa,叶轮旋转速度1200RPM。
流体域内介质为液态水,其在当前工作条件下饱和蒸汽压为3540Pa。
- 板式换热器CFD仿真:本案例在ANSYS2019R3中演示了如何利用Fluent进行板式换热器CFD仿真。
首先在SpaceClaim中建立几何模型,并进行命名边界条件,接着导入Fluent Meshing进行网格划分,然后利用Fluent进行求解,最后在CFD-POST中进行后处理。
这些案例展示了Fluent在不同领域的应用,如果你对其中某个案例感兴趣,可以继续向我提问。
fluent混合多相流湍流普朗特数
fluent混合多相流湍流普朗特数
在多相流领域,特别是涉及到湍流的情况下,普朗特数(Prandtl number)是一个重要的无量纲参数。
普朗特数通常用符号Pr表示,它定义为动力黏度与热扩散率之比。
在Fluent(一种流体动力学仿真软件)中,你可以使用普朗特数来描述涉及到多相流湍流的情况。
在混合多相流中,考虑到连续相和分散相之间的热传递,普朗特数可以通过以下公式表示:
Prt=动力黏度t/热扩散率t
其中,下标t表示涉及到分散相(通常是颗粒)的特性。
在Fluent 中,你可以在模拟设置中选择不同的物理模型和湍流模型,并在求解器选项中调整相应的参数,其中就包括普朗特数。
具体的操作可能取决于你的具体模拟问题和所使用的Fluent 版本。
请注意,对于不同类型的多相流问题,特别是考虑到颗粒运动的情况,可能会有不同的模型和参数设置。
因此,最好查阅Fluent 的文档或用户手册,以获取详细的说明和建议。
Fluent 多相流
Primary and secondary phases
One of the phases is considered continuous (primary) and others (secondary) are considered to be dispersed within the continuous phase.
2
© Fluent Inc. 7/13/2013
Fluent Software Training TRN-98-006
Definitions
Multiphase flow is simultaneous flow of
Matters with different phases( i.e. gas, liquid or solid). Matters with different chemical substances but with the same phase (i.e. liquid-liquid like oil-water).
Multiphase Models
Four models for multiphase flows currently available in structured
FLUENT 4.5 Lagrangian dispersed phase model (DPM) Eulerian Eulerian model Eulerian Granular model Volume of fluid (VOF) model
Unstructured FLUENT 5 Lagrangian dispersed phase model (DPM) Volume of fluid model (VOF) Algebraic Slip Mixture Model (ASMM) Cavitation Model
fluent 多相流设置体积分数
多相流是指在同一系统中同时存在两种或两种以上的物质相,并且它们彼此之间可以传递质量、动量和能量的现象。
在工程实践中,多相流问题的研究和应用广泛存在于化工、石油、能源、环境、生物和医药等领域。
而在多相流中,体积分数是描述多相组分在单位体积内的比例关系,具有重要的工程意义。
1. 什么是体积分数?体积分数是指单位体积内某一相的体积与总体积之比。
在两相流中,通常用$\alpha$表示体积分数,其定义为:$\alpha = \frac{V_{1}}{V}$其中,$\alpha$表示体积分数,$V_{1}$表示该相的体积,$V$表示总体积。
在此基础上,可以推导出两相体系体积分数之和等于1的关系:$\alpha_{1} + \alpha_{2} = 1$其中,$\alpha_{1}$和$\alpha_{2}$分别代表两个相的体积分数。
体积分数的概念和定义为多相流问题的研究和工程应用提供了重要的理论基础。
2. 多相流中的体积分数设置的意义在工程实践中,多相流中的体积分数设置具有重要的意义和作用。
体积分数的设置可以帮助工程师和研究人员更好地描述和理解多相流体系的组成和性质。
通过对不同相在单位体积内的分布进行描述和分析,可以为多相流问题的建模和仿真提供重要的依据。
体积分数的设置可以用于描述和预测多相流体系的流动特性和变化规律。
不同相的体积分数分布将直接影响到多相流体系的流动行为和性质,因此对体积分数的合理设置将有助于预测多相流体系的运动方式、速度分布、浓度分布等重要参数。
体积分数的设置还可以为多相流问题的数值模拟和工程应用提供重要的输入参数。
在进行多相流数值模拟时,需要将不同相的体积分数作为初始条件和边界条件进行设定,以便于计算得出多相流体系的动态变化过程和结果。
合理设置体积分数对于有效开展多相流问题的数值模拟具有重要的意义。
3. 多相流中体积分数设置的方法在多相流问题的研究和应用过程中,体积分数的设置通常采用以下几种方法:(1)实验测定法实验测定法是通过实验手段对多相流体系中不同相的体积分数进行直接测量和观测。
fluent多相流模型
fluent多相流模型
Fluent多相流模型是一种广泛应用于多相流模拟的数值求解方法。
这种模型可以模拟具有液体、气体和固体三种组分的多相流动系统,使得流动特性得到更为详尽的描述。
它基于控制单元格(Control Volume),采用有限体积方法(FVM),从而可以计算流体与固体界面的相互作用,以及流体与流体之间的相互作用。
Fluent多相流模型还能够模拟不断变化的流体和悬浮物的运动,能够模拟可燃物燃烧过程,以及其他更为复杂的流动现象。
Fluent多相流模型应用于机械、电子、自动化及工程等方面,其计算精度也属于较高的等级。
Fluent多相流模型通过对流体及悬浮物的实时求解,用以分析多相流动系统中物理和化学现象的发展,从而实现对模型的预测和优化。
它可以求解传热、传质、流体动力和边界层等多相流动系统的最优状态,以及求解各种流体的流动速度、粘度、温度和压力等。
Fluent多相流模型的关键特性在于它可以模拟多相流动系统中不同物理过程的相互作用,从而使得结果非常接近实际应用情况。
Fluent学习资料教程集锦12-fluent_多项流
• 使用FLUENT中 DPM模型模拟仿 真喷雾干燥过程, 包括液体喷雾进入 加热室接触干燥粉 末时的流动,热交 换和质量交换。
• 优化喷雾干燥器 中的不同参数时, CFD仿真技术起到
Air and methane inlets
Centerline for particle injections
Outlet
– 稀疏型 (< 10%), 内部颗粒间的距离大于 颗粒载颗荷 粒– 离直散径相和两连倍续相,的因惯此性力,颗粒间的相Vpri互mary作用可
比率
part
cont
cp以oanrtt 忽 略1。1, ,twonoewwaayyccoouupplilningg
Vse c onda r y
• 如果St 1, 所有模型都适用,这时就需要考虑 计算速度
附录
建立离散相模型 (DPM)
Define Models Discrete Phase…
Define Injections…
Display Particle Tracks…
DPM 模型边界条件
• Escape
• Trap • Reflect
欧拉多相模型
欧拉多相模型
• 欧拉多相流模型基于平均N-S方程,可以计算 任意粒子和连续相物质。 • 对每一相求解守恒方程。 • 每相同时共存: 每相的守恒方程都包涵单相项 (压力梯度,导热率等)+界面项。 • 界面项包括动量(升力),热量和质量交换。 相间速度和温度差异使得机械能和热能的交换是 非线性的。 • 提供了附加的模型(湍流模型等)。
VOF模型举例 – 晃动的汽车油箱
• 在FLUENT中使 用VOF模型,仿 真模拟各种加速 环境下,汽车油 箱中液体的晃动 t = 1.05 sec (自由表面移 动)。
我用fluent的多相流中的混合模型计算了叶轮中的液固两相流
我用fluent的多相流中的混合模型计算了叶轮中的液固两相流,没有什么问题,可是当我用欧拉模型计算液固两相流时,迭代了几次就出现了float错误,也不知道是什么原因,好像是压力过大,一直在上升,到了极限,可是我用混合模型压力没有达到那种程度呀,照理说用欧拉模型不应该有什么错误,这是一个多孔介质例子,进口速度为0.01m/s,组份为液态水和氧气,其中氧气从多孔介质porous jump 渗透过去,如何看氧气在tissue中扩散的。
porous jump的face permeability1 a=e-8 m_2thickness 设为0.0001pressure jump coefficient为默认porous zone设置如下:direction vector 1, 1, 方向向量1 ,1 ,viscous resistance 100 each 粘性阻力100inertial resistance 100 each 惯性阻力100porosity 0.1 孔隙度0.1边界条件设置如下:Ab – wall – defaultBc – wall – defaultBe –porous jump –face permeability 1e-8, porous medium thickness 0.0001Cd – outflow rating – 0.5De – wall – defaultDefault interior – interiorDefault interior001 – interiorDefault interior019 – interiorEf – wall - defaultFg – outflow rating – 1 抗体-墙-默认公元前-墙-默认是-多孔跳转-面对渗透1e - 8 ,多孔介质厚度0.0001镉-流出评价- 0.5者-墙-默认默认内部-内部默认interior001 -内部默认interior019 -内部英法-墙-默认纤维蛋白原-流出评价- 1Fluid - porous zone - direction vector 1, 1, viscous resistance 100 each,inertial resistance 100 each, porosity 0.1Gh- wall - defaultHi – wall - defaultHk - porous jump same conditions as otherIj – outflow – 0.5Jk – wall – defaultKl – wall – defaultLa –velocity inlet –0.01 m/s, temperature 300K, 0.5 mass fraction O 流体-多孔区-方向向量1 , 1 ,粘性阻力100 ,惯性阻力100 ,孔隙度0.1生长激素墙-默认Lfluid –porous zone - direction vector 1, 1, viscous resistance 100 each,inertial resistance 100 each, porosity 0.1 Pipefluid – fluid – default (no porous zone) Models –species transport –water and oxygen mixtureV ariations –different boundary conditions at top and bottom (outflow, wall ect)把多孔介质区域特别标出来,在ZONE里,设为FLUID,然后再在FLUENT中设边界条件时,再设成POROUSLfluid -多孔区-方向向量1 ,1 ,粘性阻力100 ,惯性阻力100 ,孔隙度0.1Pipefluid -流体-默认(无孔区)车型-种运输-水和氧混合气变奏曲-不同边界条件在顶部和底部(流出,墙壁等)。
多相流(multiphaseflows)fluent教程
Choosing a Multiphase Model
In order to select the appropriate model, users must know a priori the characteristics of the flow in terms of the following:
Turbulence Modeling in Multiphase Flows
Turbulence modeling with multiphase flows is challenging. Presently, single-phase turbulence models (such as k– or RSM) are used to model turbulence in the primary phase only. Turbulence equations may contain additional terms to account for turbulence modification by secondary phase(s). If phases are separated and the density ratio is of order 1 or if the particle volume fraction is low (< 10%), then a single-phase model can be used to represent the mixture. In other cases, either single phase models are still used or “particlepresence-modified” models are used.
One of the phases is considered continuous (primary) The others (secondary) are considered to be dispersed within the continuous phase. There may be several secondary phase denoting particles with different sizes
fluent多相流模型选择与设定
fluent多相流模型选择与设定Fluent多相流模型是一种用于模拟多相流动的计算模型。
它可以应用于各种工程领域,如化工、环境工程、能源等,用于预测流体在不同相态下的行为和性质。
在本文中,将介绍Fluent多相流模型的选择和设定,并探讨其在工程应用中的重要性。
选择适当的多相流模型对于准确模拟流体行为至关重要。
Fluent提供了多种多相流模型,包括欧拉-欧拉模型、欧拉-拉格朗日模型和欧拉-欧拉-拉格朗日模型等。
根据实际应用需求,可以选择合适的模型。
例如,在颗粒流动中,欧拉-欧拉模型可以更好地描述流体和颗粒之间的相互作用;而在液滴破裂模拟中,欧拉-拉格朗日模型可以更准确地预测液滴的形变和破裂行为。
设定正确的边界条件和物理参数也是模拟多相流动的关键步骤。
边界条件包括入口速度、出口压力、界面张力等,这些参数对于模拟结果的准确性和稳定性起着重要作用。
在设定物理参数时,需要考虑到流体的性质、颗粒的密度、粘度等因素,并根据实际情况进行合理选择。
在使用Fluent进行多相流模拟时,还需要合理设置网格。
网格的划分应该足够细致,以捕捉流体和颗粒的细微变化。
同时,为了提高计算效率,还需要根据流体和颗粒的运动特性进行网格的划分和调整。
这样可以保证模拟结果的精确性和计算的稳定性。
Fluent多相流模型在工程应用中具有广泛的适用性和重要性。
例如,在化工领域,多相流模型可以用于模拟反应器内的气体-液体反应过程,以优化反应条件和提高反应效率。
在环境工程中,多相流模型可以用于模拟污水处理过程中的气体和颗粒物的分离和去除效果。
在能源领域,多相流模型可以用于模拟燃烧过程中的燃料和空气的混合和燃烧特性,以优化燃烧效率和减少污染物排放。
Fluent多相流模型是一种强大而灵活的工具,可以帮助工程师和科研人员更好地理解和预测多相流动的行为。
通过正确选择和设定模型,并结合实际应用需求,可以获得准确、稳定的模拟结果,为工程设计和优化提供科学依据。
fluent中的vof算法
fluent中的vof算法Fluent中的VOF算法概述在计算流体力学(CFD)领域中,VOF(Volume of Fluid)算法是一种广泛应用的多相流模型。
它可以模拟液体和气体等不同相的流动,并能够准确地预测两相之间的界面位置和形状。
在Fluent软件中,VOF算法被广泛应用于各种工程问题的数值模拟中。
本文将详细介绍VOF算法的原理、应用和优缺点。
原理VOF算法基于流体的体积分数(Volume Fraction)概念,即将流场划分为一系列互不重叠的单元格,每个单元格中的流体都具有一个体积分数值。
在VOF算法中,流体的界面被定义为体积分数等于0.5的位置,这样可以准确地描述两相之间的分界面。
通过对流体的质量守恒和动量守恒方程进行求解,可以得到流体的流动状态和界面的演化过程。
应用VOF算法在工程领域有着广泛的应用。
以下是几个典型的例子:1. 水下爆炸波浪模拟VOF算法可以用于模拟水下爆炸波浪的传播和冲击效应。
通过将水和气体建模为两个不同的相,可以准确地预测爆炸波浪的形状和冲击力。
这对于海洋工程和防护结构的设计具有重要意义。
2. 液体混合与分离VOF算法可以模拟液体的混合与分离过程。
例如,在化工工艺中,通过控制液体的流动方式和入口条件,可以实现不同液体的混合和分离。
VOF算法可以帮助工程师优化流程和设备设计,提高生产效率。
3. 气泡和颗粒的运动VOF算法可以模拟气泡和颗粒在流体中的运动过程。
这对于研究气泡和颗粒在液体中的分布和聚集现象具有重要意义。
例如,在石油工业中,通过对油井中气泡和颗粒的运动进行模拟,可以优化油井的操作和生产效率。
优缺点VOF算法作为一种常用的多相流模型,具有以下优点和缺点:优点:- VOF算法能够准确地模拟两相流动的界面位置和形状,对于复杂的流动现象具有很高的精度。
- VOF算法适用于各种不同的流动问题,可以应用于液体和气体等不同相的流动模拟。
- VOF算法在Fluent软件中有成熟的实现,使用方便,计算效率较高。
Fluent多相流模型选择
FLUENT多相流模型分类1、气液或液液流动气泡流动:连续流体中存在离散的气泡或液泡液滴流动:连续相为气相,其它相为液滴栓塞(泡状)流动:在连续流体中存在尺寸较大的气泡分层自由流动:由明显的分界面隔开的非混合流体流动。
2、气固两相流动粒子负载流动:连续气体流动中有离散的固体粒子气力输运:流动模式依赖,如固体载荷、雷诺数和例子属性等。
最典型的模式有沙子的流动,泥浆流,填充床以及各相同性流流化床:有一个盛有粒子的竖直圆筒构成,气体从一个分散器进入筒内,从床底不断冲入的气体使得颗粒得以悬浮。
3、液固两相流动泥浆流:流体中的大量颗粒流动。
颗粒的stokes数通常小于1。
大于1是成为流化了的液固流动。
水力运输:在连续流体中密布着固体颗粒沉降运动:在有一定高度的盛有液体的容器内,初始时刻均匀散布着颗粒物质,随后,流体会出现分层。
4、三相流以上各种情况的组合多相流动系统的实例气泡流:抽吸、通风、空气泵、气穴、蒸发、浮选、洗刷。
液滴流:抽吸、喷雾、燃烧室、低温泵、干燥机、蒸发、气冷、洗刷。
栓塞流:管道或容器中有大尺度气泡的流动分层流:分离器中的晃动、核反应装置沸腾和冷凝粒子负载流:旋风分离器、空气分类器、洗尘器、环境尘埃流动气力输运:水泥、谷粒和金属粉末的输运流化床:流化床反应器、循环流化床泥浆流:泥浆输运、矿物处理水力输运:矿物处理、生物医学、物理化学中的流体系统沉降流动:矿物处理。
多相流模型的选择原则1、基本原则1)对于体积分数小于10%的气泡、液滴和粒子负载流动,采用离散相模型。
2)对于离散相混合物或者单独的离散相体积率超出10%的气泡、液滴和粒子负载流动,采用混合模型或欧拉模型。
3)对于栓塞流、泡状流,采用VOF模型4)对于分层/自由面流动,采用VOF模型5)对于气动输运,均匀流动采用混合模型,粒子流采用欧拉模型。
6)对于流化床,采用欧拉模型7)泥浆和水力输运,采用混合模型或欧拉模型。
8)沉降采用欧拉模型9)对于更一般的,同时包含多种多相流模式的情况,应根据最感兴趣的流动特种,选择合适的流动模型。
在fluent中设置多相流
在fluent中设置多相流如何在fluent中设置多相流————————————————————————————————作者:————————————————————————————————⽇期:3 设置⼀般的多相流问题(Setting Up a General Multiphase Problem)3.1使⽤⼀般多相流模型的步骤(Steps for Using the General Multiphase Models)设置和求解⼀般多相流问题的步骤的要点如下,各个⼦部分详细的讲述在随后的章节中。
记住这⾥给出的仅是与⼀般多相流计算相关的步骤。
有关你使⽤的其它模型和相关的多相流模型的输⼊的详细信息,将在这些模型中合适的部分给出。
1)选中你想要使⽤的多相流模型(VOF, mixture, or Eulerian)并指定相数。
Define Models Multiphase...2)从材料库中复制描述每相的材料。
Define Materials...如果你使⽤的材料在库中没有,应创建⼀种新材料。
!!如果你的模型中含有微粒(granular)相,你必须在fluid materials category中为它创建新材料(not the solid materials category.)3)定义相,指定相间的相互作⽤(interaction)(例如,使⽤欧拉模型时的drag functions)Define Phases...4)(仅对欧拉模型)如果流动是紊流,定义多相紊流模型。
Define Models Viscous...5)如果体积⼒存在,turn on gravity and specify the gravitational acceleration.Define Operating Conditions...6)指定边界条件,包括第⼆相体积份额在流动边界和壁⾯上的接触⾓。
Define Boundary Conditions...7)设置模拟具体的解参数Solve Controls Solution...8)初始化解和为第⼆相设定初始体积份额。
fluent多组分多相流模型_理论说明
fluent多组分多相流模型理论说明1. 引言1.1 概述本文旨在探讨fluent多组分多相流模型的理论说明。
随着科学技术的不断发展,多组分多相流模型在各个领域中得到了广泛应用。
该模型能够考虑多种组分和相态的存在,从而更准确地描述复杂的流体行为。
1.2 文章结构文章共分为五个部分,每个部分都包含了相关的内容。
首先,在引言部分介绍了本文的概述和结构。
接下来,第二部分将详细解释多组分流动模型、多相流动模型以及Fluent软件中的多组分多相流模型。
第三部分将探讨该模型在化工工艺过程、石油与天然气行业以及环境工程领域中的应用场景。
第四部分将评估该模型的优势和挑战,并提出可能面临的问题。
最后,在结论部分总结了主要观点和发现,并提出了对未来研究方向的展望和建议。
1.3 目的本文旨在深入理解fluent多组分多相流模型,并研究其在不同领域中的应用场景。
通过对该模型进行理论说明和分析,我们可以更好地了解其优势、挑战以及潜在问题。
此外,在总结主要观点和发现的同时,本文还将对未来的研究方向提出展望和建议,为该领域的科学研究和工程实践提供指导。
2. 多组分多相流模型理论说明:2.1 多组分流动模型:多组分流动模型是描述在系统中同时存在多个物质组分时的流动行为的数学模型。
在多组分流动模型中,每个物质组分都被视为一个单独的相,并且通过质量守恒方程和动量守恒方程来描述每个组分的运动。
此外,还引入了物质浓度、温度、压力等参数来完整描述系统状态。
2.2 多相流动模型:多相流动模型是用于描述具有不同物理性质的两种或更多相互作用的复杂系统中的流体行为的数学模型。
在传统单相流动模型中,假设介质是均匀连续的,但在实际情况下,往往存在着两种或者更多不同相态之间的界面。
因此,通过引入界面张力、表面张力等参数以及液滴或气泡等微观结构来描述这些不同相态之间的交互关系。
2.3 Fluent中的多组分多相流模型:Fluent是一种常用于计算流体力学仿真软件,在其中提供了丰富有效的多组分多相流建模工具和方法。
fluent中的vof算法
fluent中的vof算法Fluent中的VOF算法1. 简介VOF(Volume of Fluid)算法是Fluent中用于模拟多相流问题的一种常用算法。
它基于体积分数的概念,能够精确地描述流体相间的界面位置和形状。
VOF算法在石油、化工、航空航天等领域具有广泛的应用。
2. VOF算法原理VOF算法基于体积分数的概念,将流体相间的界面定义为两相体积的交界面。
在VOF算法中,每个单元格内都有一个体积分数,表示该单元格内液体相的体积占据比例。
对于每个时间步长,VOF算法通过对质量守恒和体积守恒方程的离散化求解,更新体积分数的值。
3. VOF算法求解流程VOF算法的求解流程主要包括以下几个步骤:(1) 初始化:为每个单元格设置初始体积分数;(2) 对流:通过计算流体速度和体积分数梯度,采用一阶、二阶或高阶格式计算体积分数的对流项;(3) 面上的通量计算:根据体积分数梯度计算界面上的通量;(4) 面上的通量分配:根据计算得到的通量,将体积分数在界面上进行分配;(5) 更新:根据通量计算得到的体积分数分布,更新每个单元格内的体积分数;(6) 收敛判据:判断计算结果是否收敛,如果未收敛,返回步骤(2)继续迭代,直至收敛。
4. VOF算法的优点(1) 界面捕捉能力强:VOF算法能够精确地模拟流体相间的界面位置和形状,对于气液、液液等多相流问题具有良好的适应性;(2) 数值耗散小:VOF算法采用高阶格式计算体积分数的对流项,能够有效降低数值耗散,提高数值解的精度;(3) 算法简单易实现:VOF算法基于质量守恒和体积守恒方程,求解过程相对简单,易于实现和编程。
5. VOF算法的应用案例(1) 液体撞击:使用VOF算法可以模拟液体撞击物体的过程,研究液体在不同速度和角度下的撞击效应,对于设计防护措施具有重要意义;(2) 液滴破裂:VOF算法可以模拟液滴在不同环境中的破裂过程,研究液滴的变形和破裂规律,对于液滴喷雾、涂覆等工艺的优化具有指导作用;(3) 气泡运动:利用VOF算法可以模拟气泡在液体中的运动轨迹,研究气泡在不同流速、流动模式下的行为,对于气泡分离、气泡传质等过程的分析具有重要意义。
Fluent中的多相模型及求解解析
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颗粒的尾流
一个颗粒的尾流范围往往比它本身体积大2~3个量级。因此 ,即使颗粒浓度很低,也存在显著的相互作用——通过流体 的间接作用,对颗粒的阻力造成显著影响。
颗粒
一定直径的圆球
22
阻力01
作为一个极端的例子,当颗粒一个跟着一个运动时,每个颗 粒所受到的阻力比单个颗粒运动受到的阻力小很多。 参考文献:
分层的或自由表面流,流动中有相的混合或分离,分散相的体积分数超过10%
12
Flow Regimes
gas-liquid liquid-liquid
• Multiphase Flow Regimes
– Bubbly flow: Discrete gaseous bubbles in a continuous fluid. E.g.: Absorbers, evaporators, sparging devices.
10
有限体积法:又称控制体积法。 将计算区域划分为网格,使每个网格点周围有一个互不重复 的控制体积,将待解微分方程(控制方程)对每一个控制体 积积分,从而得到一组离散方程。 未知量是网格点上的因变量f。 离散方程的物理意义:因变量f在有限大小的控制体积中的 守恒原理。 Fluent软件就是基于有限体积法编写而成。
4310多相流的latticeboltzmann方法前面提到的多相流的数值模拟方法都是在连续介质假设的前提下展开的雹要先根据连续介质假定建立起流体运动所遵循的微分方秳然后以此微分方秳为出収点采用有限差分有限体积有限元或有限谱等离散方法对微分方秳迚行离散再用适弼的数值方法迚行求解分子动力学类方法根据分子运动理论直接建立起简化的动力学模型将流体的宏观运动看作是大量流体分子微观运动的统计平均的结果
FLUENT系列资料7之DPM设置
多相流算例多相流模拟介绍在自然界和工程问题中会遇到大量的多相流动。
物质一般具有气态、液态和固态三相,但是多相流系统中相的概念具有更为广泛的意义。
在多项流动中,所谓的“相”可以定义为具有相同类别的物质,该类物质在所处的流动中具有特定的惯性响应并与流场相互作用。
多相流动模式根据多相流系统中相的概念,按照下面的原则对多相流分成如下几类:•气-液或者液-液两相流:o气泡流动:连续流体中的气泡或者液泡。
o液滴流动:连续气体中的离散流体液滴。
o活塞流动: 在连续流体中的大的气泡o分层自由面流动:由明显的分界面隔开的非混合流体流动。
•气-固两相流:o充满粒子的流动:连续气体流动中有离散的固体粒子。
o气动输运:流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。
最典型的模式有沙子的流动,泥浆流,填充床,以及各向同性流。
o流化床:由一个盛有粒子的竖直圆筒构成,气体从一个分散器导入筒内。
从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。
改变气体的流量,就会有气泡不断的出现并穿过整个容器,从而使得颗粒在床内得到充分混合。
•液-固两相流o泥浆流:流体中的颗粒输运。
液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。
在泥浆流中,Stokes数通常小于1。
当Stokes数大于1时,流动成为流化(fluidization)了的液-固流动。
o水力运输: 在连续流体中密布着固体颗粒o沉降运动: 在有一定高度的成有液体的容器内,初始时刻均匀散布着颗粒物质。
随后,流体将会分层,在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤积层,在顶部出现了澄清层,里面没有颗粒物质,在中间则是沉降层,那里的粒子仍然在沉降。
在澄清层和沉降层中间,是一个清晰可辨的交界面。
•三相流(上面各种情况的组合)多相系统的例子各流动模式对应的例子如下:•气泡流例子:抽吸,通风,空气泵,气穴,蒸发,浮选,洗刷•液滴流例子:抽吸,喷雾,燃烧室,低温泵,干燥机,蒸发,气冷,刷洗•活塞流例子:管道或容器内有大尺度气泡的流动•分层自由面流动例子:分离器中的晃动,核反应装置中的沸腾和冷凝•粒子负载流动例子:旋风分离器,空气分类器,洗尘器,环境尘埃流动•风力输运例子:水泥、谷粒和金属粉末的输运•流化床例子:流化床反应器,循环流化床•泥浆流例子:泥浆输运,矿物处理•水力输运例子:矿物处理,生物医学及物理化学中的流体系统•沉降例子:矿物处理多相建模方法计算流体力学的进展为深入了解多相流动提供了基础。
fluent 多相流设置体积分数
fluent 多相流设置体积分数在流体力学中,多相流是指两种或更多种不同的物质混合在一起流动的现象。
这些物质可以是不同的气体、液体或固体等。
多相流的研究对于许多工程和科学领域具有重要意义,例如石油工程、化学工程、环境科学等。
在多相流的数学建模中,体积分数是一种常用的描述方法。
体积分数是指每个组分所占总体积的比例。
在多相流中,每个组分的体积分数可以用如下公式表示:Yi = Vi / V其中,Yi是组分i的体积分数,Vi是组分i的体积,V是总体积。
体积分数可以是小数或百分数。
为了更好地理解多相流中的体积分数,以下举例说明:假设有一个水和油的混合物,总体积为V。
如果水的体积为Vw,油的体积为Vo,则水的体积分数为Yw = Vw / V,油的体积分数为Yo = Vo / V。
显然,Yw + Yo = 1,即体积分数之和等于1。
在多相流的计算中,体积分数被广泛应用于质量平衡和动量平衡的计算中。
在质量平衡中,可以根据体积分数计算每个组分的质量分数。
质量分数是指每个组分所占总质量的比例。
在动量平衡中,可以根据体积分数计算每个组分的速度和压力。
此外,体积分数还可以用于计算多相流中的平均性质。
例如,可以根据体积分数计算平均密度、平均速度、平均温度等。
平均性质的计算对于多相流的工程设计和优化非常重要。
在实际应用中,体积分数的计算需要考虑多个因素,例如组分的物理性质、相对运动、化学反应等。
常见的计算方法包括体积平均法和总体积法。
体积平均法将每个组分的体积分数乘以相应的物理性质后求和,从而得到平均性质。
总体积法将每个组分的体积分数乘以相应的物理性质后求平均,从而得到平均性质。
总之,多相流中的体积分数是描述不同组分比例的重要参数。
它在多相流的数学建模和计算中起着关键作用,并且对于工程设计和优化具有重要意义。
通过合理地设置和计算体积分数,可以更准确地分析和预测多相流的行为。
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Tutorial:Dam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid ModelPurposeThis tutorial examines the dam-break problem using the Volume of Fluid(VOF)multiphase model.This tutorial demonstrates how to do the following:•Set up a dam-break problem.•Choose the time step by estimating the maximum possible velocity of the interfaceand the grid cell dimension.•Solve the problem using the VOF model.•Manipulate the solution parameters.PrerequisitesThis tutorial assumes that you are familiar with the FLUENT interface and that you havea good understanding of basic setup and solution procedures.In this tutorial,you will useVOF multiphase model,so you should have some experience with it.This tutorial will not cover the mechanics of using this model;instead,it will focus on the application of this model to solve a dam-break problem.If you have not used this model before,it would be helpful tofirst refer to the FLUENT6.3 User’s Guide and the FLUENT6.2Tutorial Guide.Problem DescriptionThe initial setup of the dam-break problem is shown in Figure1.In this problem,a rectangular column of water,in hydrostatic equilibrium,is confined between two walls.Gravity is acting downwards with a magnitude of-9.81m/s2.At the beginning of the calculation,the right wall is removed and the water is allowed toflow out to the horizontal wall.Dam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid ModelFigure1:Initial Setup of the ProblemPreparation1.Copy the meshfile,dambreak.msh.gz to the working folder.2.Start the2D(2d)version of FLUENT.Dam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid Model Setup and SolutionStep1:Grid1.Read the gridfile dambreak.msh.gz.2.Check the grid.Grid−→Check3.Display the grid(Figure2).Display−→Grid...(a)Click the Colors...button to open the Grid Colors panel.i.Select Color By ID.This will assign a different color to each zone in the domain,rather than toeach type of zone.ii.Close the Grid Colors panel.(b)Click Display.(c)Close the Grid Display panel.Figure2:Grid DisplayDam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid ModelStep2:Models1.Define the solver settings.Define−→Models−→Solver...(a)Select Unsteady for Time.(b)Click OK to close the Solver panel.2.Define the model settings.Define−→Models−→Multiphase...(a)Select the Volume of Fluid multiphase model.(b)Enable Implicit Body Force Formulation.(c)Click OK to close the Multiphase Model panel.Step3:MaterialsThe default properties of water and air are the correct values for this problem.You can check them in the Materials panel.1.Define the material properties.Define−→Materials...(a)Retain the default settings for air.(b)Define the new material by copying water-liquid(h20<l>)from the Fluent Database.(c)Click Change/Create and close the Materials panel.2.Define the primary(air)and secondary(water-liquid)phases.Define−→Phases...(a)Specify air as the primary phase.(b)Specify water-liquid as the secondary phase.(c)Close the Phases panel.Dam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid ModelStep4:Operating ConditionsDefine−→Operating Conditions...1.Enable Gravity.2.Enter-9.81m/s2for Gravitational Acceleration in the Y direction.3.Enable Specified Operating Density and retain the default value for Operating Density.4.Click OK to close the Operating Conditions panel.Step5:Boundary ConditionsDefine−→Boundary Conditions...1.Set the boundary conditions for poutlet.(a)In the drop-down list for Phase,select water-liquid and click the Set...button.i.Retain the default value of0for Backflow Volume Fraction.ii.Click OK to close the Pressure Outlet panel.(b)Close the Boundary Conditions panel.Step6:Solution1.Set the solution parameters.Solve−→Controls−→Solution...(a)Enter0.9for Pressure,0.7for Momentum,and1for the remaining parametersin the Under-Relaxation Factors group box.(b)Select PRESTO!from the Pressure drop-down list,and First Order Upwind fromthe Momentum drop-down list in the Discretization group box.(c)Select PISO from the Pressure-Velocity Coupling drop-down list.PISO is recommended for transientflow simulations.(d)Click OK to close the Solution Controls panel.2.Set the termination criteria for Pressure.Solve−→Controls−→Multigrid...(a)Enter0.001for Termination Value for Pressure.(b)Click OK to close the Multigrid Controls panel.Dam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid Model3.Initialize the solution.Solve−→Initialize−→Initialize...(a)Retain the default values for all components and click Init.(b)Close the Solution Initialization panel.4.Patch the initial distribution of the water-liquid.Solve−→Initialize−→Patch...(a)In the drop-down list for Phase,select water-liquid.(b)In the Variable list,select Volume Fraction.(c)Select water in the Zones To Patch list.(d)Set the Value to1.(e)Click Patch and close the Patch panel.5.Enable the plotting of residuals during the calculation.Solve−→Monitors−→Residual...(a)Enable Plot.(b)Click OK to close the Residual Monitors panel.6.Calculate the time step by estimating the maximum possible velocity of the interfaceand the grid cell dimension.Courant=tx cellv fluidρgh=ρ2v2fluidv fluid= ≈10m/st= x cell/v fluid≈0.01sec7.Set the time stepping parameters.Solve−→Iterate...(a)Enter0.01(s)for Time Step Size.(b)Enter20for Number of Time Steps.(c)Enter40for Max.Iterations per Time Step.(d)Click Apply.8.Save the initial case and datafiles,(dambreak.cas.gz and dambreak.dat.gz).9.Click Iterate to start the calculation.10.After FLUENT completes the specified number of iterations,run the calculation furthersuccessively specifying30,30,and20(a total of80)for Number of Time Steps.Dam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid Model11.Save the case and datafiles after each set of iterations.This will help in viewing the progress of the VOF simulation.Step7:PostprocessingThe velocity vectors and contours of velocity for the VOF model are displayed for four time step values.The followingfigures(Figure3to Figure9)show the progression of the solution as the number of time steps is increased.1.Display velocity vectors after20time steps(Figure3).(a)Select Velocity from the Vectors Of drop-down list.(b)Select mixture from the Phase drop-down list.(c)Select Velocity...and Velocity Magnitude from the Color By drop-down lists andclick Display.2.Displayfilled contours of volume fraction of water-liquid after20time steps(Figure4).(a)Select Phases...and Volume Fraction from the Contours Of drop-down lists.(b)Select water-liquid from the Phase drop-down list and click Display.3.Similarly,display the contours of volume fraction and velocity vectors after50,80,and100time steps(Figure5to Figure10).Dam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid ModelStepsFigure3:Velocity Vectors Colored By Velocity Magnitude after20TimeDam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid ModelStepsFigure5:Velocity Vectors Colored By Velocity Magnitude after50TimeDam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid ModelStepsFigure7:Velocity Vectors Colored By Velocity Magnitude after80TimeDam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid ModelStepsFigure9:Velocity Vectors Colored By Velocity Magnitude after100Timec Fluent Inc.November6,200611Dam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid ModelStep8:Manipulation of Solution Parameters1.Solve the problem by manipulating different solution parameters.•Interface tracking scheme.•Enable/Disable PISO.•Pressure interpolation scheme.•Discretization scheme for momentum,volume fraction.•Reference density value and location.•Time step size.SummaryIn this tutorial,a dam-break problem was solved using the Volume of Fluid(VOF)model in FLUENT.12c Fluent Inc.November6,2006。