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1、两相流学习总结首先我们学习了两相流的简介，了解了一些关于两相流的基本知识。相的概念，相是具有相同成分和相同物理、化学性质的均匀物质部分，即相是物质的单 一状态，如固态、液态和气态。在两相流动的研究中通常称为固相、液相和气相。相与组分 的联系和区别，首先组分是指混合物（包括溶液）中的各个成分，组分与相没有明显的联系。两相流（多相流）的概念，两相流是指物质两相同时并存且具有明显相界面的混合流动。 多相流是指多相流.相的判断，判别单相体系和两相体系主要依据以下两条，是否系统内的各部分的性质均 匀，是否存在明显的相间界面。两相流的研究方法有：理论分析法、数值计算法、实验研究法。通过对两相流的一些初步的
2、了解，我们发现两相流由于其故有的复杂性、多样性和测量 手段的局限性，到目前为止，无论是在理论上还是在方法上，这一研究尚处于发展阶段，而 且在今后一个较长的时间内，将继续是一个各抒己见，实验性强，充满着机会和突破的学术 领域。然后我们学习了两相流的各种流型，在此我们引入两种对两相流的分类方式，第一，根 据两相之间界面结构的不同，具体分类为下面显示部分，在此各种流型的图就不再一一列举r亠膜状流动分离流动彳环状流动 射流两相流柱塞状流动带气泡的环状流动具有带液滴核心气流的环状液流动 具有带液滴核心气泡和带气泡环状液流 的流动些亠”二泡状流动散式流动丿滴状流动I固体散粒流动了。第二，根据混合物两个组成
3、部分的物质状态和状态的差异来分类气-固混合物榔榔流稀浓射Za两相流=1气-液混合拟=1分层和波状流动 间断流动 坏状流动泡状和沫状流动散式流动液-固混合牧沉和流动流经多孔介质的流动液-液混合物散式流动 分层和披状流 动接下来，我们学习了稀疏和稠密的悬浮体两相流，1相密度心该相的质量助同该相的 k体积之比叫;P =-kOVk2分密度e厂某一相k的分密度是该相的质量叫同混合物体积GV之比;om1= kk OVOmOm3质量分数黄：混合物中，相k的质量omk与混合物质量o m之比;4.4体积分数a :混合物体积OV中，相k所占的体积OV的份额；a =V kka k =oVk两相流的基本方程：1、多组
4、分气体的基本关系式，应用Reynolds输运定理，可得基本守恒方程组（包括：连续 方程，动量方程，扩散方程，能量方程，反应率方程，状态方程）2、定常、二维层流边界层方程连续方程5. 1)I舟 5+ 氏 5） = 0动fi方程5. 2)能就方程 .豊十e需焉）+ Z2p影+ “窘+H 剝：5.43、相内的微观守恒方程将单向流动的基本守恒定律应用于第k相的微观体积dVk中，在低马赫数和各项比热 为常数的条件下，欧拉坐标下k相内的微观守恒方程可写为：连续方程动量方程能量:方程组分方程許+島际=0 磊（初讥+总认亦） =箸十島5丿卜必 島 a.cg ） +（玄厉yO于4）=% 如! 完九丁+ 吕（初込
5、几,）=习 J 如I6-35)(6- 37)其中，表示相内的“微观”真实值,6. 38)(6. 39分布是反应放热和辐射传热，Ykss组分的质量分数，是k相s组分的反应率。ks4、层流多相流的体积平均守恒方程因此常对真实的多相流动系统，需要了解的是宏观流动特性，而不是微观流场的细节, 用到是体积平均方程，欧拉坐标下可表示为：流体（气）相连续方程第 + 却g=S&.44第种颗粒相连续方稈筹 + 磊 Se”= S（6. 43）混合物连续方程fs 十 WpQ + 寻（旳丿十= o （6. 47）流体（气）相动量方程磊（*）+寻,pu/vj器+会十如g+ S i）+ Fm、T rri.第忑种報粒相动量
6、方程 f0%咖）*(6-46)=Pigi + 竺（勺一咖）+ uS* + Fz混合物动量方程3q3-:、, 1，r 曲（XT;血 jk流体（气）相能量方程f软旳巧4-翡5,0巧=入寻+ s.Q qr + AmQk + cfiTS 島(刃q v*/r#+cta产;丁； +匚了丄乳；询+g vijniTT)+2；屋7亠2“加;+“淀* tuT 十G nEiH一 (aT4 nkmi(8.7)+“痂& 死;T1 十C多相流模型及模型方程选用FLUENT多相流模型的几个要点关于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Lagr
7、arian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
8、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.一、离散相模型；1、颗粒与运动方程J LL1-NT中通过和分拉氏坐标糸下的颗粒作用力微分方程来衣解离散相颗粒（液滴或 气泡）的轨道。颗粒的作用力平衝方程（颗粒惯性=作用在颗粒上的各种力）在笛卡尔坐 标糸下的
9、形式（X方向）为：(19.2.1)其中（u-up）为颗粒的单位辰量曳力，其中(19.2.2)其中，M为流体相速度，b为颗粒速度，川为济体动力粘度，P为济体密度，Dp为颗粒密度（骨架密度），为颗粒直径，Re为相对雷诺数（颗粒雷诺数），其定义为:(19.2.3)曳力糸数C可采用如下的表达式:a aCD =码十 2 +2(19.2.4)Re Re对于球形颗粒，在一定的雷诺数范围内，上式中的5为常数Moisi andAlexander 16?J 也可采用如下的表达式：5 = 24 (1 十 R弄)十( 19.2.5)Re勺 + Re其中；热=exp(2 J288 - 6.4581 + 2.4486)%
10、 = 0册4 十(155650-(192.6)巧=exp(4.9Q5- 13.8944 +1 .4222俨-10.2599)= exp(l .4681 + 1Z258# - 20.73222 + 15.8855：1)上式是由Haider andLcvcnspicl 得到的。形状糸数0的定义如下：= （ 19.2.7）L J其中为与实际颗粒具有相同体和的球形颗粒的表面积，为实际颗粒的表面和。（索太尔. 中径兀）。对于亚观尺度（直径=11 U微米）的颗粒，Stokes曳力公式四是适用的。这种情况 下，他定义为：18/(19.2.X)上式中的糸数G为Stokes曳力公式的Cunningham修正（考
11、虑稀蒲气体力学的颗粒壁面連度滑移的修正），其计算公式为：C, = 1+罕（1.257+ 0.4八 W（19.2.9）其中兄为气体分子平均自由程。二、VOF模型VOF公式依靠的是两种或多种济体（或相）没有互相穿插（interpenelraliiig）这一 事实。对你增加到模型里的每一附加相，就引进一T变量：即计算单元里的相的容积比率(th已volumEof th已phasg)。在每个控制容和內，所有相的volume fraction的和为1。所有变量及其属性的区域械各相共享井且代表了容和平均值valumArmged values)；只要每一相的容积比率在每一位萱是可知的。这样，在任何给定单元内的
12、变量 及其属性或者纯粹代表了一相，或者代表了相的混合，这取决于容积比率值。换句话说, 在单元中，如果第q相流体的容和比率记为茨厂那么下面的三个条件是可能的： fZO：第q相痂体在单元中是空的。务=1：第q相流体在单元中是充满的。 0( 1：单元中包含了弟q相流体和一相或者其它多相济休的界面。基于Og的局部值，适当的属性和变量在一定范围内分配给每一控制容积。20. 2. 1 容和比率方程(The Volume Fraction Equation)跟踪相之间的界面是通过衣解一相或多相的容积比率的连续方程来完成的。对第q相，这个 方程如下：（20.2.1）默认情形，方程2021右端的源顶为零，但除了你给每一相指定常数或用户定 义的质量源。容积比率方程不是为主相衣解的，王相容和比率的计算基于如下的约束： nD勺i(20.2.2)2
