如何在fluent中设置多相流DOC.docx

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如何在fluent中设置多相流DOC

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（StepsforUsingtheGeneralMultiphaseModels）

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。

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）

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，turnongravityandspecifythegravitationalacceleration.

Define

OperatingConditions...

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

BoundaryConditions...

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。

Solve

Initialize

Patch...

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。

Define

Models

Multiphase...

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（OverviewofDefiningthePhases）

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（Figure 1）.Define

Phases...

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.

ØClickEdit...,andtheMaterialpanelwillopen.

ØIntheMaterialpanel,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（Figure 4）willopen.

3）IntheSecondaryPhasepanel,enteraNameforthephase.

4）SpecifywhichmaterialthephasecontainsbychoosingtheappropriatematerialinthePhaseMaterialdrop-downlist.

5）DefinethematerialpropertiesforthePhaseMaterial,followingthesameprocedureyouusedtosetthematerialpropertiesfortheprimaryphase.Foragranularphase（whichmustbeplacedinthefluidmaterialscategory）.

!

!

Youneedtospecifyonlythedensity;youcanignorethevaluesfortheotherproperties,sincetheywillnotbeused.IntheSecondaryPhasepanel.

6） Enablethe Granular option.

7） （optional）Enablethe PackedBed optionifyouwanttofreezethevelocityfieldforthegranularphase.

!

!

Notethatwhenyouselectthepackedbedoptionforaphase,youshouldalsousethefixedvelocityoptionwithavalueofzeroforallvelocitycomponentsforallinteriorcellzonesforthatphase.

8）Specifythe GranularTemperatureModel.Chooseeitherthedefault PhaseProperty optionorthe PartialDifferentialEquation option.

Figure4:

TheSecondaryPhasePanelforaGranularPhase

9）Inthe SecondaryPhase dialogbox,specifythefollowingpropertiesoftheparticlesofthisphase:

ØDiameter   specifiesthediameteroftheparticles.Youcanselect constant inthedrop-downlistandspecifyaconstantvalue,orselect user-defined touseauser-definedfunction.

ØGranularViscosity    specifiesthekineticpartofthegranularviscosityoftheparticles（μs,kin ）.Youcanselectconstant （thedefault）inthedrop-downlistandspecifyaconstantvalue,select syamlal-obrien tocomputethevalue ,select gidaspow tocomputethevalue ,orselect user-defined touseauser-definedfunction.

ØGranularBulkViscosity    specifiesthesolidsbulkviscosity（λq）.Youcanselect constant （thedefault）inthedrop-downlistandspecifyaconstantvalue,select lun-et-al tocomputethevalue ,orselect user-defined touseauser-definedfunction.

ØFrictionalViscosity    specifiesashearviscositybasedontheviscous-plasticflow（μs,fr ）.Bydefault,thefrictionalviscosityisneglected,asindicatedbythedefaultselectionof none inthedrop-downlist.Ifyouwanttoincludethefrictionalviscosity,youcanselect constant andspecifyaconstantvalue,select schaeffer tocomputethevalue ,select johnson-et-al tocomputethevalue,orselect user-defined touseauser-definedfunction.

ØAngleofInternalFriction    specifiesaconstantvaluefortheangle φusedinSchaeffer'sexpressionforfrictionalviscosity.Thisparameterisrelevantonlyifyouhaveselected schaeffer or user-defined forthe FrictionalViscosity.

ØFrictionalPressure    specifiesthepressuregradientterm,▽Pfriction,inthegranular-phasemomentumequation.Choose none toexcludefrictionalpressurefromyourcalculation, johnson-et-al, syamlal-obrien, based-ktgfwherethefrictionalpressureisdefinedbythekinetictheory.Thesolidspressuretendstoalargevaluenearthepackinglimit,dependingonthemodelselectedfortheradialdistributionfunction.Youmusthookauser-definedfunctionwhenselectingthe user-defined option.

FrictionalModulus    isdefinedas 

with G≥0,whichisthe derived option.Youcanalsospecifya user-defined functionforthefrictionalmodulus.

ØFrictionPackingLimit    specifiesathresholdvolumefraction（开始体积分数）atwhichthefrictionalregimebecomesdominant.Itisassumedthatforamaximumpackinglimitof0.6,thefrictionalregimestartsatavolumefractionofabout0.5.Thisisonlyageneralruleofthumbastheremaybeotherfactorsinvolved.

ØGranularConductivity    specifiesthesolidsgranularconductivity（kθs ）.Youcanselect syamlal-obrien tocomputethevalue,select gidaspow tocomputethevalue,orselect user-defined touseauser-definedfunction.

!

!

Note,however,that ANSYSFLUENT currentlyusesanalgebraicrelationforthegranulartemperature.Thishasbeenobtainedbyneglectingconvectionanddiffusioninthetransportequation.

ØGranularTemperature    specifiestemperature forthesolidsphaseandisproportionaltothekineticenergyoftherandommotionoftheparticles.Chooseeitherthe algebraic,the constant,or user-defined option.

ØSolidsPressure    specifiesthepressuregradientterm,▽Ps ,inthegranular-phasemomentumequation.Chooseeitherthe lun-et-al,the syamlal-obrien,the ma-ahmadi, none,ora user-defined option.

ØRadialDistribution    specifiesacorrectionfactorthatmodifiestheprobabilityofcollisionsbetweengrainswhenthesolidgranularphasebecomesdense.Chooseeitherthe lun-et-al,the syamlal-obrien,the ma-ahmadi,the arastoopour,ora user-defined option.

ØElasticityModulus    isdefinedas 

with 

.

ØPackingLimit    specifiesthemaximumvolumefractionforthegranularphase（αs,max ）.Formonodispersedspheres,thepackinglimitisabout0.63,whichisthedefaultvaluein ANSYSFLUENT.Inpolydispersedcases,however,smallerspherescanfillthesmallgapsbetweenlargerspheres,soyoumayneedtoincreasethemaximumpackinglimit.

10）Click OK inthe SecondaryPhase dialogbox.

3.3.4DefiningtheInterfacialAreaConcentration

TodefinetheinterfacialareaconcentrationonthesecondaryphaseintheEulerianmodel,performthefollowingsteps:

1）Selectthephase（e.g., phase-2）inthe Phases list.

2）Click Edit... toopenthe SecondaryPhase dialogbox.

3）Inthe SecondaryPhase dialogbox,entera Name forthephase.

4）Specifywhichmaterialthephasecontainsbychoosingtheappropriatematerialinthe PhaseMaterial drop-downlist.

5）Definethematerial