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1、2005-3-24CFX5多相流模擬MultiphaseFlowModelinginCFX-5ATETechnology（中國(guó)）有限公司2005年3月21培訓(xùn)內(nèi)容?多相流簡(jiǎn)介?歐拉多相流模型（Eulerian-EulerianMultiphaseFlow）?相間動(dòng)量傳輸與顆粒作用力?連續(xù)多相流（Continuous-ContinuousMultiphaseFlow）?相間能量傳輸?相間質(zhì)量傳輸?湍流、邊界條件及求解策略?歐拉多相流練習(xí)?拉格朗日多相流（拉格朗日顆粒跟蹤模型）?拉格朗日多相流練習(xí)2005-3-24SlideSerialNo.212005-3-24多相流簡(jiǎn)介多相流簡(jiǎn)
2、介?多相流指：?存在一種以上流體；?每種流體用自己的流場(chǎng)參數(shù)描述（速度、壓力、溫度、密度等）?“相”的概念?流體在宏觀尺度上混合，該混合尺度小于解析尺度（網(wǎng)格尺度），但遠(yuǎn)大于分子尺度。?在微觀尺度（分子尺度）上混合的流體可以用定義質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法來(lái)模擬（多組分流）?可以存在多組分多相流的情形2005-3-24SlideSerialNo.422005-3-24CFX5.7中的多相流模型?歐拉多相流（Eulerian-EulerianMultiphaseFlow）?求解體積分?jǐn)?shù)方程和每一相的流場(chǎng)變量?將某一特定直徑的顆粒視為一相?如，模擬水中氣泡流時(shí)，對(duì)三種不同直徑的氣泡，分三相來(lái)模
3、擬，共需求解四相?可以模擬分散流、連續(xù)流，且可以考慮了表面張力效應(yīng)?拉格朗日顆粒跟蹤模型?模擬顆粒分布更方便?煤和油燃燒模擬等?沸騰和氣蝕等相變模型2005-3-24SlideSerialNo.5連續(xù)－分散體系?一相為連續(xù)相、另外一相為離散相（或分散相）?實(shí)例如：雨：空氣＋水（液滴流）啤酒：液體＋氣泡（氣泡流）泥漿：水＋沙粒（顆粒流）液體中的不互溶液滴：如水中的油滴?可能存在高密度比的情況ρc/ρd=1000,ρc/ρd=10-3?可能存在兩相速度差異很大的情形?常見(jiàn)的例子包括氣泡流和流化床2005-3-24SlideSerialNo.632005-3-24自由表面流?實(shí)例：?
4、澆注?堤壩泄洪?油箱加油過(guò)程?容器內(nèi)的液面晃動(dòng)?河流的自由表面流等2005-3-24SlideSerialNo.7氣液兩相流實(shí)例?氣泡柱中的氣液兩相流g?氣液質(zhì)量流比率的不同，形成不同的流型；?相間的相互作用取決于流型；?流型很難通過(guò)CFD進(jìn)行預(yù)測(cè)；通常是通過(guò)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒o出2005-3-24SlideSerialNo.842005-3-24兩相流實(shí)例?氣固兩相流?顆粒與顆粒之間的相互作用非常重要?催化反應(yīng)器?分離設(shè)備，如旋風(fēng)分離器?除塵設(shè)備?液固兩相流?淤漿懸浮床?沉降池?具有固體顆粒的生化反應(yīng)器2005-3-24SlideSerialNo.9相間相互作用?動(dòng)量傳遞速度差引起
5、?質(zhì)量傳遞濃度差引起?能量傳遞溫差引起2005-3-24SlideSerialNo.1052005-3-24歐拉多相流模擬方法Eulerian-EulerianApproach歐拉多相流模型?相間連續(xù)?各相在宏觀尺度上混合，尺度小于解析尺度（網(wǎng)格尺度），但大于分子尺度；?所有相占有同一空間體積，在控制體內(nèi)假設(shè)每一相占有的體積大小用體積分?jǐn)?shù)來(lái)表示；?每一相有自己的流場(chǎng)參數(shù)；?各相通過(guò)相間的能量傳輸、動(dòng)量傳輸、質(zhì)量傳輸模型耦合；?相間傳輸模型因問(wèn)題而異，大多是建立在經(jīng)驗(yàn)公式上的。2005-3-24SlideSerialNo.1262005-3-24歐拉多相流模型?控制方程?每一相具
6、有各自的質(zhì)量、動(dòng)量、能量、標(biāo)量傳輸方程（體積分?jǐn)?shù)）?N組耦合的偏微分方程組?(u,v,w,p,T,vf)1?(u,v,w,p,T,vf)2?(u,v,w,p,T,vf)N?6+6+…未知量?5+5+5…方程?vf1+vf2+…=1?p1=p2=pN2005-3-24SlideSerialNo.13歐拉多相流模型?傳輸方程通式:?(ρrφ)+??(ρrUφ?rΓ?φ)=rS+Tααααααααααααα?t?等式右邊有兩項(xiàng)源項(xiàng)T=c(φ?φ)11221?對(duì)于兩相流式中c12(φ2?φ1)為由于溫度梯度、速度差等而引起相間傳遞項(xiàng)2005-3-24SlideSerialNo.1472
7、005-3-24歐拉多相流模型?質(zhì)量連續(xù)方程?NP(ραrα)+??(ραrαUα)=∑(m"αβ?m"βα)?tβ=1?動(dòng)量傳輸方程?T(ρrU)+??[r{ρU?U?μ(?U+[U])}]αααααααααα?tNP=r(B??p)+∑c()U?Uαααββαβ=1?CFX5.7中有多種相間曳力模型，同時(shí)可以通過(guò)CCL構(gòu)造用戶自己的多相流模型?上述連續(xù)方程右邊給出的項(xiàng)為相間質(zhì)量傳輸項(xiàng)2005-3-24SlideSerialNo.15相間動(dòng)量傳遞及顆粒作用力MomentumTransfer
