如何在fluent中设置多相流讲解.docx
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如何在fluent中设置多相流讲解
3设置一般的多相流问题（SettingUpaGeneralMultiphaseProblem）
3.1使用一般多相流模型的步骤（StepsforUsingtheGeneralMultiphaseMode）ls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,orEulerian）并指定相数。
DefineModelsMultiphase...
2）从材料库中复制描述每相的材料。
DefineMaterials...
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fluidmaterialscategory中为它创建新材料（notthesolidmaterialscategory.）
3）定义相，指定相间的相互作用（interaction）（例如，使用欧拉模型时的dragfunctions）
DefinePhases...
4）（仅对欧拉模型）如果流动是紊流，定义多相紊流模型。
DefineModelsViscous...
5）如果体积力存在，turnongravityandspecifythegravitationalacceleration.
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DefineBoundaryConditions...
7）
设置模拟具体的解参数
8）初始化解和为第二相设定初始体积份额。
SolveInitializePatch...
9）计算求解和检查结果*欧拉多相流模拟的附加指南（AdditionalGuidelinesforEulerianMultiphaseSimulations）一旦你决定了欧拉多相流模型适合你的问题，你应当考虑求解你的多相流问题的需求计算能力。
要求的计算能力很强的依赖于所求解的输运方程的个数和耦合程度。
对欧拉多相流模型，有大数量的高度耦合的输运方程，计算的耗费将很高，在设置你的问题前，尽可能减少问题的statement到最简化的可能形式。
在你开始第一次求解尝试，取而代之尽力去求解多相流动的所有的复杂方面，你可以以简单近似地开始并且知道问题定义的最终形式。
简化多相流问题的一些建议列举如下：
1．使用六面体或四边形网格（而不用四面体或三角形网格）。
2．减少相的数目。
你会发现即使简单的近似也会给你的问题提供有用的信息。
3.2选用多相流模型并指定相数（EnablingtheMultiphaseModelandSpecifyingtheNumberofPhases）
为了选VOF,mixture,Eulerian多相流模型，在MultiphaseModelpanel下选VolumeofFluid,Mixture,orEulerianastheModel。
DefineModelsMultiphase...
如果你选的欧拉模型，输入如下：
numberofphases：
为了给多相流计算指定相数，在NumberofPhases下输入合适的值。
你最多可以指定20相。
（optional）cavitationeffects：
包含气穴影响（IncludingCavitationEffects）对混合的欧拉模型计算，包含气穴影响是可能的。
为了选气穴模型，在MultiphaseModelpanel中InterphaseMassTransfer下打开Cavitation。
由于气穴影响，接下来你应指定在使用传质计算时的两个参数。
这些参数的指定应当于调查下的流动特征参数相一致：
Reynoldsnumberandcavitationnumber。
在MultiphaseModelpanel中CavitationParameters下面，设置VaporizationPressure（PV）和BubbleNumberDensity（）。
的默认值是10000，由Kubotaetal推荐。
默认的PV值是2367.8，环境温度下水的汽化压力。
3.3定义相概述（OverviewofDefiningthePhase）s
为了定义相（包括它们的材料属性）和相间的相互作用（例如，欧拉模型中的曳力函数），你将使用Phasespanel（Figure1）.DefinePhases...
Figure1:
ThePhasesPanel
这个面板中Phase下的每一项两类之一，如在Type列表中所示：
primary-phase指出了所选项是主相，
secondary-phase指出所选项是第二相。
指定相之间的相互作用，点击Interaction...button.。
3.3.1DefiningthePrimaryPhase定义主相
！
！
通常，你可以你喜欢的任何方式指定主相和第二相。
考虑你的选择如何影响问题的设置是一种很好的主意，特别是在复杂的问题中。
例如，对区域一部分中的一相，如果你计划patch其初始体积份额为1，指定这个相为第二相更方便。
同样，如果一相是可压缩的，为了提高解的稳定性，建议你指定它为主相。
！
！
记住，只能有一相是可压缩的。
确定你没有选择可压缩材料（也就是对密度使用可压缩理想气体定律的材料）为多于一相的。
1）Selectphase-1inthePhaselist.
2）ClickSet...,andthePrimaryPhasepanel（Figure2）willopen.
Figure2:
ThePrimaryPhasePanel
3）InthePrimaryPhasepanel,enteraNameforthephase.
4）SpecifywhichmaterialthephasecontainsbychoosingtheappropriatematerialinthePhaseMaterialdrop-downlist.
5）DefinethematerialpropertiesforthePhaseMaterial.
ClickEdit...,andtheMaterialpanelwillopen.
IntheMaterialpanel,checktheproperties,andmodifythemifnecessary.
!
!
Ifyoumakechangestotheproperties,remembertoclickChangebeforeclosingtheMaterialpanel.6）ClickOKinthePrimaryPhasepanel.
3.3.2DefiningaNon-GranularSecondaryPhase定义非颗粒（即液体或气体）第二相
1）Selectthephase（e.g.,phase-2）inthePhaselist.
2）ClickSet...,andtheSecondaryPhasepanel（Figure3）willopen.
Figure3:
TheSecondaryPhasePanelforaNon-GranularPhase
3）IntheSecondaryPhasepanel,enteraNameforthephase.
4）SpecifywhichmaterialthephasecontainsbychoosingtheappropriatematerialinthePhaseMaterialdrop-downlist.
5）DefinethematerialpropertiesforthePhaseMaterial,followingthesameprocedureyouusedtosetthematerialpropertiesfortheprimaryphase.
6）IntheSecondaryPhasepanel,specifytheDiameterofthebubblesordropletsofthisphase.Youcanspecifyaconstantvalue,oruseauser-definedfunction.SeetheseparateUDFManualfordetailsaboutuser-definedfunctions.
7）ClickOKintheSecondaryPhasepanel.
3.3.3DefiningaGranularSecondaryPhase定义颗粒第二相
1）Selectthephase（e.g.,phase-2）inthePhaselist.
2）ClickSet...,andtheSecondaryPhasepanel（Figure4）willopen.
3）IntheSecondaryPhasepanel,enteraNameforthephase.
4）SpecifywhichmaterialthephasecontainsbychoosingtheappropriatematerialinthePhaseMaterialdrop-downlist.
5）DefinethematerialpropertiesforthePhaseMaterial,followingthesameprocedureyouusedtosetthematerialpropertiesfortheprimaryphase.Foragranularphase（whichmustbeplacedinthefluidmaterialscategory）.!
!
Youneedtospecifyonlythedensity;youcanignorethevaluesfortheotherproperties,sincetheywillnotbeused.IntheSecondaryPhasepanel.
6）EnabletheGranularoption.
7）（optional）EnablethePackedBedoptionifyouwanttofreezethevelocityfieldforthegranularphase.
!
!
Notethatwhenyouselectthepackedbedoptionforaphase,youshouldalsousethefixedvelocityoptionwitha
valueofzeroforallvelocitycomponentsforallinteriorcellzonesforthatphase.
8）SpecifytheGranularTemperatureModel.ChooseeitherthedefaultPhasePropertyoptionorthePartialDifferentialEquationoption.
Figure4:
TheSecondaryPhasePanelforaGranularPhase
9）IntheSecondaryPhasedialogbox,specifythefollowingpropertiesoftheparticlesofthisphase:
Diameterspecifiesthediameteroftheparticles.Youcanselectconstantinthedrop-downlistandspecifyaconstantvalue,orselectuser-definedtouseauser-definedfunction.
GranularViscosityspecifiesthekineticpartofthegranularviscosityoftheparticles（μs,kin）.Youcanselectconstant（thedefault）inthedrop-downlistandspecifyaconstantvalue,selectsyamlal-obrientocomputethevalue,selectgidaspowtocomputethevalue,orselectuser-definedtouseauser-definedfunction.
GranularBulkViscosityspecifiesthesolidsbulkviscosity（λq）.Youcanselectconstant（thedefault）inthedrop-downlistandspecifyaconstantvalue,selectlun-et-altocomputethevalue,orselectuser-definedtouseauser-definedfunction.
FrictionalViscosityspecifiesashearviscositybasedontheviscous-plasticflow（μs,fr）.Bydefault,thefrictionalviscosityisneglected,asindicatedbythedefaultselectionofnoneinthedrop-downlist.Ifyouwanttoincludethefrictionalviscosity,youcanselectconstantandspecifyaconstantvalue,selectschaeffertocomputethevalue,selectjohnson-et-altocomputethevalue,orselectuser-definedtouseauser-definedfunction.
AngleofInternalFrictionspecifiesaconstantvaluefortheangleφusedinSchaeffer'sexpressionforfrictionalviscosity.Thisparameterisrelevantonlyifyouhaveselectedschaefferoruser-definedfortheFrictionalViscosity.
FrictionalPressurespecifiesthepressuregradientterm,▽Pfriction,inthegranular-phasemomentumequation.Choosenonetoexcludefrictionalpressurefromyourcalculation,johnson-et-al,syamlal-obrien,based-ktgfwherethefrictionalpressureisdefinedbythekinetictheory.Thesolidspressuretendstoalargevaluenearthepackinglimit,dependingonthemodelselectedfortheradialdistributionfunction.Youmusthookauser-definedfunctionwhenselectingtheuser-definedoption.
FrictionalModulusisdefinedas
withG≥0,whichisthederivedoption.Youcanalsospecifyauser-definedfunctionforthefrictionalmodulus.
FrictionPackingLimitspecifiesathresholdvolumefraction（开始体积分数）atwhichthefrictionalregimebecomesdominant.Itisassumedthatforamaximumpackinglimitof0.6,thefrictionalregimestartsatavolumefractionofabout0.5.Thisisonlyageneralruleofthumbastheremaybeotherfactorsinvolved.
GranularConductivityspecifiesthesolidsgranularconductivity（kθs）.Youcanselectsyamlal-obrientocomputethevalue,selectgidaspowtocomputethevalue,orselectuser-definedtouseauser-definedfunction.
!
!
Note,however,thatANSYSFLUENTcurrentlyusesanalgebraicrelationforthegranulartemperature.Thishasbeenobtainedbyneglectingconvectionanddiffusioninthetransportequation.
GranularTemperaturespecifiestemperatureforthesolidsphaseandisproportionaltothekineticenergyoftherandommotionoftheparticles.Chooseeitherthealgebraic,theconstant,oruser-definedoption.
SolidsPressurespecifiesthepressuregradientterm,▽Ps,inthegranular-phasemomentumequation.Chooseeitherthelun-et-al,thesyamlal-obrien,thema-ahmadi,none,orauser-definedoption.
RadialDistributionspecifiesacorrectionfactorthatmodifiestheprobabilityofcollisionsbetweengrainswhenthesolidgranularphasebecomesdense.Chooseeitherthelun-et-al,thesyamlal-obrien,thema-ahmadi,thearastoopour,orauser-definedoption.
ElasticityModulusisdefinedas
with
PackingLimitspecifiesthemaximumvolumefractionforthegranularphase（αs,max）.Formonodispersedspheres,thepackinglimitisabout0.63,whichisthedefaultvalueinANSYSFLUENT.Inpolydispersedcases,
however,smallerspherescanfillthesmallgapsbetweenlargerspheres,soyoumayneedtoincreasethemaximumpackinglimit.
10）ClickOKintheSecondaryPhasedialogbox.
3.3.4DefiningtheInterfacialAreaConcentration
TodefinetheinterfacialareaconcentrationonthesecondaryphaseintheEulerianmodel,performthefollowingsteps:
1）Selectthephase（e.g.,phase-2）inthePhaseslist.
2）ClickEdit...toopentheSecondaryPhasedialogbox.
3）IntheSecondaryPhasedialogbox,enteraNameforthephase.
4）SpecifywhichmaterialthephasecontainsbychoosingtheappropriatematerialinthePhaseMaterialdrop-downlist.
5）DefinethematerialpropertiesforthePhaseMaterial.
6）EnabletheInterfacialAreaConcentrationoption.MakesuretheGranularoptionisdisa
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