Fluent中的多相流模型介绍

Fluent 提供了 4 种多相流模型：VOF （Volume of Fluid）模型、Mixture （混合）模型、Eulerian （欧拉)模型和Wet Steam (湿蒸汽)模型。一般常用的是前3种模型, Wet Steam模型只有在求解类型是Density-Based 时才能被激活。

VOF 模型、混合模型和欧拉模型这 3 种模型都属于用欧拉观点处理多相流的计算方法。其中，VOF模型适合于求解分层流和需要追踪自由表面的问题，比如水面的波动、容器内液体的填充等；而混合模型和欧拉模型适合计算体积浓度大于10%的流动问题。

1、VOF 模型

所谓VOF模型，是一种在固定的欧拉网格下的表面跟踪方法。当需要得到一种或多种互不相融流体间的交界面时，可以采用这种模型。在VOF模型中，不同的流体组分共用着一套动量方程,计算时在全流场的每个计算单元内都记录下各流体组分所占有的体积率。

VOF模型的应用例子包括分层流、自由面流动、灌注、晃动、液体中大气泡的流动，水坝决堤时的水流，对喷射衰竭(jet breakup)表面张力的预测，以及求得任意液体气分界面的稳态或瞬时分界面。VOF设置对话框如图所示。

2、混合模型

混合模型可用于两相流或多相流（流体或颗粒）问题。因为在欧拉模型中，各相被处理为互相贯通的连续体，混合模型求解的是混合物的动量方程，并通过相对速度描述离散相。

混合模型的应用包括低负载的粒子负载流、气泡流、沉降以及旋风分离器。混合模型也可用于没有离散相相对速度的均匀多相流。混合模型设置对话框如图所示。

3、欧拉模型

欧拉模型是Fluent中最复杂的多相流模型。它包含有n个动量方程和连续方程，用于求解每一相。压力项和各界面交换系数是耦合在一起的。耦合的方式依赖于所含相的情况，颗粒流（流一固）的处理与非颗粒流（流一流）是不同的。对于颗粒流，可应用分子运动理论求得流动特性。

不同相之间的动量交换也依赖于混合物的类别。通过 Fluent 的客户自定义函数（user-definedfunctions）可以自己定义动量交换的计算方式。欧拉模型的应用包括气泡柱、上浮、颗粒悬浮以及流化床。欧拉模型设置对话框如图所示。