Fluent多相流模型选择.docx
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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。
此时由于模型只是对部分流动特征采用了较好的模拟，其精度必然低于只包含单个模式的流动。
2、混合模型和欧拉模型的选择原则
VOF模型适合于分层的或自由表面流，而混合模型和欧拉模型适合于流动中有相混合或分离，或者分散相的体积分数超过10%的情况（小于10%可使用离散相模型）。
1） 如果分散相有宽广的分布（如颗粒的尺寸分布很宽），最好采用混合模型，反之使用欧拉模型。
2） 如果相间曳力规律一直，欧拉模型通常比混合模型更精确；若相间曳力规律不明确，最好选用混合模型。
3） 如果希望减小计算了，最好选用混合模型，它比欧拉模型少解一部分方程；如果要求精度而不在意计算量，欧拉模型可能是更好的选择。
但是要注意，复杂的欧拉模型比混合模型的稳定性差，可能会遇到收敛困难。
选用FLUENT多相流模型的几个要点。
多相流的计算，首先是要对要研究的问题要有一个比较详细的了解。
你对模拟过程了解多少，可能的结果是什么。
可以想象一下你模拟的过程，你想要得到的结果侧重点在哪里，等等。
然后根据问题选择不同的多相流模型。
由于不同的模型适合不同的模型，因此首先要对FLUENT各个多相模型有一明确的概念。
你如何简化问题
另外，网格的划分很重要。
尽量采用简单的网格。
网格的疏密程度，那些地方要细，那些地方可以疏些，等等。
好的前处理对获得快速收敛的解非常非常重要！
关于FLUENT不同多相流模型的选择和比较：
1）对DPM模型，采用的是Lagraian-Eulerian方法。
粒子的运动是按Lagrarian方法，连续流体的计算是按Eulerian方法。
DPM可以跟踪单独粒子的运动轨迹。
但该方法不考虑粒子对连续流体运动的影响，所以只适用于粒子体积占总体积不大于10%的情况。
2）VOF模型。
该模型能够比较好的反映多相流之间的界面情况。
比如大的气泡以比较慢的速度在液体中流动，气液界面等。
由于VOF模型采用的方程中的各项物性参数，如密度，粘度等，是各相物性的体积平均值，所以要求各相的速度之间差别不能太大，否则会对计算结果的精度影响很大。
一般情况VOF采用非稳态模拟比较好。
主相的体积值不是从体积守恒方程得到的，而是1减去其他离散相的值。
3）Mixture模型。
此模型考虑了离散相和连续相的速度差，及相互之间的作用。
但相与相之间是不相容的。
动量方程及连续方程等中各物性参数采用的是各相体积平均值。
主相的体积值不是从体积守恒方程得到的，而是1减去其他离散相的值。
4）Eulerian模型。
此模型可以对各相进行单独的计算，每相都有单独的守恒方程。
据有很大的适应性。
但代价是由于要对各相都要进行独自计算迭代，计算机时是很巨大的。
故Mixture是Eulerian模型的一种折衷.
FLUENT经典问题
[2006-4-2710:
12:
00|By:
bubujia]
1对于刚接触到FLUENT新手来说，面对铺天盖地的学习资料和令人难读的FLUENThelp，如何学习才能在
最短的时间内入门并掌握基本学习方法呢？
2CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语：
理想流体和粘性流体；牛顿流体和非牛顿流体；可
压缩流体和不可压缩流体；层流和湍流；定常流动和非定常流动；亚音速与超音速流动；热传导和扩散等
。
3在数值模拟过程中，如何对控制方程进行离散？
如何对计算区域进行离散化？
离散化的目的是什么？
离
散化时通常使用哪些网格？
离散化常用的方法有哪些？
它们有什么不同？
4常见离散格式的性能的对比（稳定性、精度和经济性）。
5在利用有限体积法建立离散方程时，必须遵守哪几个基本原则？
6流场数值计算的目的是什么？
主要方法有哪些？
其基本思路是什么？
各自的适用范围是什么？
7可压缩流动和不可压缩流动，在数值解法上各有何特点？
为何不可压缩流动在求解时反而比可压缩流动
有更多的困难？
8什么叫边界条件？
有何物理意义？
它与初始条件有什么关系？
9在一个物理问题的多个边界上，如何协调各边界上的不同边界条件？
在边界条件的组合问题上，有什么
原则？
10在数值计算中，偏微分方程的双曲型方程、椭圆型方程、抛物型方程有什么区别？
GAMBIT的前处理：
11在网格生成技术中，什么叫贴体坐标系？
什么叫网格独立解？
12在GAMBIT的foreground和background中，真实体和虚实体、实操作和虚操作四个之间是什么关系？
13在GAMBIT中显示的“check”主要通过哪几种来判断其网格的质量？
及其在做网格时大致注意到哪些细
节？
14画网格时，网格类型和网格方法如何配合使用？
各种方法有什么样的应用范围及做网格时需注意的问
题？
15对于自己的模型，大多数人有这样的想法：
我的模型如何来画网格？
用什么样的方法最简单？
这样做
网格到底对不对？
16在两个面的交界线上如果出现网格间距不同的情况时，即两块网格不连续时，怎么样克服这种情况呢
？
17依据实体在GAMBIT建模之前简化时，必须遵循哪几个原则？
18在设置GAMBIT边界层类型时需要注意的几个问题：
a、没有定义的边界线如何处理？
b、计算域内的内
部边界如何处理（2D）？
19为何在划分网格后，还要指定边界类型和区域类型？
常用的边界类型和区域类型有哪些？
20何为流体区域（fluidzone）和固体区域（solidzone）？
为什么要使用区域的概念？
FLUENT是怎样
使用区域的？
FLUENT运行问题：
21如何监视FLUENT的计算结果？
如何判断计算是否收敛？
在FLUENT中收敛准则是如何定义的？
分析计算
收敛性的各控制参数，并说明如何选择和设置这些参数？
解决不收敛问题通常的几个解决方法是什么？
22什么叫松弛因子？
松弛因子对计算结果有什么样的影响？
它对计算的收敛情况又有什么样的影响？
23在FLUENT运行过程中，经常会出现“turbulenceviscousrate”超过了极限值，此时如何解决？
而这
里的极限值指的是什么值？
修正后它对计算结果有何影响？
24在FLUENT运行计算时，为什么有时候总是出现“reversedflow”？
其具体意义是什么？
有没有办法避
免？
如果一直这样显示，它对最终的计算结果有什么样的影响？
25燃烧过程中经常遇到一个“头疼”问题是计算后温度场没什么变化？
即点火问题，解决计算过程中点
火的方法有哪些？
什么原因引起点火困难的问题？
26什么叫问题的初始化？
在FLUENT中初始化的方法对计算结果有什么样的影响？
初始化中的“patch”怎
么理解？
27什么叫PDF方法？
FLUENT中模拟煤粉燃烧的方法有哪些？
28在利用prePDF计算时出现不稳定性如何解决？
即平衡计算失败。
29在prePDF运行时，报告中会出现提示信息和错误有哪些？
并分析错误的原因，提出解决的方法？
30FLUENT运行过程中，出现残差曲线震荡是怎么回事？
如何解决残差震荡的问题？
残差震荡对计算收敛
性和计算结果有什么影响？
31数值模拟过程中，什么情况下出现伪扩散的情况？
以及对于伪扩散在数值模拟过程中如何避免？
32FLUENT轮廓（contour）显示过程中，有时候标准轮廓线显示通常不能精确地显示其细节，特别是对于
封闭的3D物体（如柱体），其原因是什么？
如何解决？
33如果采用非稳态计算完毕后，如何才能更形象地显示出动态的效果图？
34在FLUENT的学习过程中，通常会涉及几个压力的概念，比如压力是相对值还是绝对值？
参考压力有何
作用？
如何设置和利用它？
35在FLUENT结果的后处理过程中，如何将美观漂亮的定性分析的效果图和定量分析示意图插入到论文中
来说明问题？
36在DPM模型中，粒子轨迹能表示粒子在计算域内的行程，如何显示单一粒径粒子的轨道（如20微米的粒
子）？
37在FLUENT定义速度入口时，速度入口的适用范围是什么？
湍流参数的定义方法有哪些？
各自有什么不
同？
38在计算完成后，如何显示某一断面上的温度值？
如何得到速度矢量图？
如何得到流线？
39分离式求解器和耦合式求解器的适用场合是什么？
分析两种求解器在计算效率与精度方面的区别。
40在处理高速空气动力学问题时，采用哪种耦合求解器效果更好？
为什么？
41近20多年来，用于超音速流动的湍流模型主要有哪些？
各之间模型有什么不同？
42超音速燃烧反应的模型有哪些？
它们有什么特点？
43FLUENT中常用的文件格式类型：
dbs，msh，cas，dat，trn，jou，profile等有什么用处？
44在计算区域内的某一个面（2D）或一个体（3D）内定义体积热源或组分质量源。
如何把这个zone定义出
来？
而且这个zone仍然是流体流动的。
45FLUENT进行化学反应计算时模型的选择、求解器的选择以及相关参数的设置需要哪些问题？
用FLUENT
如何进行化学反应的计算？
46如何选择单、双精度解算器的选择？
47求解器为flunet5/6在设置边界条件时，specifyboundarytypes下的types中有三项关于interior，
interface，internal设置，在什么情况下设置相应的条件？
它们之间的区别是什么？
interior好像是把
边界设置为内容默认的一部分；interface是两个不同区域的边界区，比如说离心泵的叶轮旋转区和叶轮
出口的交界面；internal；请问以上三种每个的功能？
最好能举一两个例子说明一下，因为这三个都是内
部条件吧，好像用的很多。
48FLUENT并行计算中Flexlm如何对多个License的管理？
49在“solver”中2D、axisymmetric和axisymmetricswirl如何区别？
对于2D和3D各有什么适用范围？
50在设置速度边界条件时，提到了“Velocityformulation（Absolute和Relative）”都是指的动量方程
的相对速度表示和绝对速度表示，这两个速度如何理解？
51对于出口有回流的问题，在出口应该选用什么样的边界条件（压力出口边界条件、质量出口边界条件
等）计算效果会更好？
52对于不同求解器，离散格式的选择应注意哪些细节？
实际计算中一阶迎风差分与二阶迎风差分有什么
异同？
53对于FLUENT的耦合解算器，对时间步进格式的主要控制是Courant数（CFL），那么Courant数对计算结
果有何影响？
54在分离求解器中，FLUENT提供了压力速度耦和的三种方法：
SIMPLE，SIMPLEC及PISO，它们的应用有什
么不同？
55对于大多数情况，在选择选择压力插值格式时，标准格式已经足够了，但是对于特定的某些模型使用其
它格式有什么特别的要求？
56计算流体力学中在设定初始条件和边界条件的时候总是要先选择一组湍流参数，并给出其初值。
如何选
择并给出这些初值呢？
有什么经验公式或者别的好的办法吗？
57讨论在数值模拟过程中采用四面体网格计算效果好，还是采用六面体网格更妙呢？
58如何将自己用C语言编辑的程序导入到FLUENT中？
在利用UDF编写程序时需注意哪些问题？
59在UDF中compiled型的执行方式和interpreted型的执行方式有什么不同？
60在用gambit的时候，导入pro/e的stp文件后，在消去最短边的时候，有些最短边不能消去，其是空间
线段，用面merge的方法和连接点的方法都不行，请问该怎么消去这类短边？
61FLUENThelp和GAMBIThelp能教会我们（特别是刚入门的新手）学习什么基本知识？
62FLUENT如何做汽车外流场计算的模拟？
并且怎么可以得到汽车的阻力系数和升力系数？
63FLUENT模拟飞行器外部流场，最高MA多少时就不准确了？
MA达到一定的程度做模拟需注意哪些问题？
64在用gambit建模，保存成*.msh文件时总是出现Noentity的错误：
ContinuumEntityfluiddoesnot
containanyvalidentityandisnotwritten!
BoundaryEntitywalldoesnotcontainanyvalid
entityandisnotwritten!
不知道是什么问题？
产生的原因是什么？
如何解决？
65在做燃烧模拟的时候，入口燃料温度定义为蒸发／离解开始时的温度（也就是，为离散相材料指定的
蒸发温度“VaporizationTemperature”），这是指水分蒸发温度吗？
一般是多少？
66在计算煤粉燃烧时遇到这样的问题：
Warning:
volatile+combustiblefractionforligniteisgreaterthan1.0
shellconductionzones
如何解决？
67FLUENT控制方程是无因次的还是有因次的？
如果是无因次的，怎么无因次的？
68做飞机设计时，经常计算一些翼型，可是经常出现计算出来的阻力是负值，出现负值究竟是什么原因
，是网格的问题还是计算参数设置的问题？
69FLUENT中的Turbulentintensify是如何定义的？
该值应该是小于等于100%，可是我的计算中该值达到
400%，不知为何？
70边界条件中湍流强度怎么设置：
入口边界条件中的湍流强度和出口边界条件中的回流湍流强度怎么设
置？
是取默认值10%吗？
71关于Injection中的TotalFlowrate：
injection选surface，此时选了好几个面（面积不一定完全相
同，但颗粒的入口速度相同），那TotalFlowRate是指几个面的总流量还是某一个面的啊？
只能处理完
全相同的面吗？
72FLUENT中能不能做插值：
在ansys中的模型节点坐标和FLUENT中模型的节点坐标不一致，能不能在
FLUENT中对所需要的ansys的节点进行插值？
73在模拟气固两相流时，斯托克斯假设是什么？
dpm模型中的粒子流是指什么？
74大概需要划分100万个左右的单元，且只计算稳态流动，请问这样的问题PC机上算的了吗？
如果能算至
少需要怎样的计算机配置呢？
75在FLUENT中粘压力应该属于压力还是粘性力？
76GAMBIT划分三维网格后，怎样知道结点数？
如何知道总生成多少网格（整个模型）？
77在FLUENT的后处理中可以显示一个管道的。
某个标量的。
圆截面平均值沿管道轴线（中心线）的变化
曲线吗？
何显示空间某一点的数值呀（比如某一点温度）？
78如何求解密闭容器中温度升高引起的压力升高（氦在一段直径为20mm，长度为100mm的圆管内。
初始温
度为5.5K；然后设置一侧管壁温度为定温70K加热。
5.5-10K之间，氦的膨胀系数>0.17。
）？
79VOF计算时，出现错误:
Error:
Toomany （4258）VOFsub-timesteps.Thevelocityfieldisprobablydiverging.Please
checkthesolution,andreducethetime-stepifnecessary.
ErrorObject:
（）
该怎么改？
采用的时间步长并不大，改小也还是这个错误.
80如何在gambit中输入cad和Pro/e的图形？
如何将FLUNET的结果EXPORT成ANSYS的文件？
81入口和出口处的k和epsilon值怎么设置？
82是否能用UDF自定义NOx的生成率：
燃料NOx的生成，FLUENT中自带的模型外，怎么用过自己UDF定义的
模型呢？
主要就是添加NOx输运方程中的源项。
UDF的帮助文件中有个例子，就是计算热力NOx的，请问怎
么样用它来计算燃料NOx，文献中的NOx生成率大多是用质量分数定义的，而UDF中的例子用的却是摩尔浓
度啊，请问如何转换啊？
83如何获得混合流体中每个cell上的各组分的摩尔分数？
一混合气体在气道中流动，要获得每个cell中
的每个物质的摩尔分数，应当用什么宏啊?
比如要获得混合气体每cell的压力，可用C_P（c,t），可每个物
质的摩尔分数该如何获得呢？
84用FLUENT打开以前做好的case，也能显示流场，但是用鼠标中键点击放大的时候出现错误，不停地显
示下面信息
Error:
Floatingpointerror:
invalidnumber
ErrorObject:
（）
如果试着关闭流场窗口，就不停地显示下面的信息：
ErrormessagefromgraphicsfunctionShow_Selection_Source:
Can't'Show'-the'locater'hasbeendeleted
这个问题是什么原因引起的？
如何解决？
85组分定义：
请问气道中流体为氢气和氮气，该流体定义时，该定义成混和气体呢，还是多相气体？
86Interface后不能初始化：
两网格之间采用INTERFACE，为何在FLUNET初始化时提示：
Couldn’t
allocatefinelevelcoefficientmatrix！
是什么原因？
87courant数：
在模拟高压的流场的时候,迭代的时候总是自动减小其数值，这是什么原因造成的，为什
么？
怎么修改？
88在模拟计算过程中出现定义的步长不同，结果就不同。
这个现象与fluent模拟时出现的“网格数不同
，结果也不同”现象相似，请问这种一般问题出在哪里？
是累计误差的原因吗？
89如何在FLUENT6.1.22在win32rshd集群上搭建并行平台？
90在FLUENT中tmerge与fuse的区别是什么？
91计算中出现：
Error:
>（great-than）:
invalidargument[2]:
wrongtype[notanumber]
ErrorObject:
nan
是什么意思？
还有计算中出现：
turbulentviscositylimitedtoviscosityratioof1.000000e+05in1069cells
有人说只要Solve-control-limits增大可消除，但是这样做不影响计算结果吗？
因为帮助上说是不合理才
作限制的？
92关于wall边界条件的设定：
在设定wall类型的边界面的时候，有些时候可供选择是：
（1）设定热流密
度；
（2）设定温度；（3）Couple；有时候却是有五个的选择的：
（1）热流密度；
（2）设定温度；（3
）对流换热（convection）,（4）radiation；（5）mixed。
选择couple的，可是在第二种情况的时候，却没有这个选项，因为是对流换热的问题，如果选择
（convection），又要设置什么（freestream）的温度，这些怎么设置呢？
93粒子轨迹数与粒子流率有关系吗？
如果粒子按直径分级，而每个入射点有几组粒子入射（为了模拟粒
子的湍流扩散），每组粒子、不同直径的粒子与质量流率有什么关系呢？
离散相的质量流率是如何分配到
入射的粒子中去的？
比如有N个粒子击中某壁面，如何由这N个粒子的特征（如粒子直径，质量流率，粒子
速度等）得出与总的粒子质量流率之间的关系呢？
（比如这几个粒子的质量占总的离散项流率的多少）
94把带网格的几个volume，copy到另一处，但原来split的界面，现在都变成了wall，怎么才能把wall变
成内部流体呢？
95可以用左键转动云图，但想用中键拖动其位置时，Fluent显示如下错误信息：
Errormessagefrom
graphicsfunctionShow_Selection_Source:
Can't'Show'-the'locater'hasbeendeleted
这样有什么问题呢?
96在利用dpm模型时，射流源可以设成多组分的混合物吗？
模拟喷嘴射出炭粉,无论速度多大,射出的距离
都是那么远一点?
为什么？
97在udf中，U,V,W代表的速度，分别代表什么方向的，直角坐标还是柱坐标？
98Gambit的网格相连问题：
如果物体是由两个相连的模型所结合，一个的网格划分比较密、另一个比较
稀疏，用Gambit有办法将两个网格密度不同的物体，
相连在一起吗？
99利用FLUENT可以模拟出氯化钠溶液析出氯化钠晶体的过程吗？
如何可以采用什么样的模型？
100在FLUENT里定义流体的密度时，定义为不可压理想流体是用在什么地方呀，讲义上说是用于可变密度
的不可压流动，不知如何理解？
101已经建好的模型，想修改一些尺寸，但不知道顶点的座标，请问如何在gambit中显示点的座标？
102在FLUENT模拟以后用display下的操作都无法显示，不过刚开始用的是好的，然后就不行了，为什么？
103能否同时设置进口和出口都为压力的边界条件？
在这样的边界条件设置情况下发现没有收
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