如何在fluent中设置多相流

3 设置一般的多相流问题（Setting Up a General Multiphase Problem）

3.1使用一般多相流模型的步骤（Steps for Using the General Multiphase Models）

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, or Eulerian）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fluid materials category中为它创建新材料（not the solid materials category.）

3)定义相，指定相间的相互作用（interaction）(例如，使用欧拉模型时的drag functions)

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，turn on gravity and specify the gravitational acceleration.

Define Operating Conditions...

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 Boundary Conditions...

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（Additional Guidelines for Eulerian Multiphase Simulations）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（Enabling the Multiphase Model and Specifying the Number of Phases）

为了选VOF, mixture, Eulerian多相流模型，在Multiphase Model panel下选Volume of Fluid, Mixture, or Eulerian as the Model。

Define Models Multiphase...

如果你选的欧拉模型，输入如下：

?number of phases：为了给多相流计算指定相数，在Number of Phases下输入合适的值。你最多可以指定20相。?(optional) cavitation effects：包含气穴影响（Including Cavitation Effects）

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Multiphase Model panel中Interphase Mass Transfer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：Reynolds number and cavitation number。在Multiphase Model panel中Cavitation Parameters下面，设

的P V值是2367.8，环境温度下水的汽化压力。

3.3定义相概述（Overview of Defining the Phases）

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Phases panel (Figure 1). Define Phases...

Figure 1: The Phases Panel

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.。

3.3.1 Defining the Primary Phase 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)Select phase-1 in the Phase list.

2)Click Set..., and the Primary Phase panel (Figure 2) will open.

Figure 2: The Primary Phase Panel

3)In the Primary Phase panel, enter a Name for the phase.

4)Specify which material the phase contains by choosing the appropriate material in the Phase Material drop-down list.

5)Define the material properties for the Phase Material.

Click Edit..., and the Material panel will open.

In the Material panel, check the properties, and modify them if necessary.

!! If you make changes to the properties, remember to click Change before closing the Material panel.

6)Click OK in the Primary Phase panel.

3.3.2Defining a Non-Granular Secondary Phase定义非颗粒（即液体或气体）第二相

1)Select the phase (e.g., phase-2) in the Phase list.

2)Click Set..., and the Secondary Phase panel (Figure 3) will open.

Figure 3: The Secondary Phase Panel for a Non-Granular Phase

3)In the Secondary Phase panel, enter a Name for the phase.

4)Specify which material the phase contains by choosing the appropriate material in the Phase Material drop-down list.

5)Define the material properties for the Phase Material, following the same procedure you used to set the material

properties for the primary phase.

6)In the Secondary Phase panel, specify the Diameter of the bubbles or droplets of this phase.You can specify a

constant value, or use a user-defined function. See the separate UDF Manual for details about user-defined functions. 7)Click OK in the Secondary Phase panel.

3.3.3 Defining a Granular Secondary Phase 定义颗粒第二相

1)Select the phase (e.g., phase-2) in the Phase list.

2)Click Set..., and the Secondary Phase panel (Figure 4) will open.

3)In the Secondary Phase panel, enter a Name for the phase.

4)Specify which material the phase contains by choosing the appropriate material in the Phase Material drop-down list.

5)Define the material properties for the Phase Material, following the same procedure you used to set the material

properties for the primary phase. For a granular phase (which must be placed in the fluid materials category).

!! You need to specify only the density;you can ignore the values for the other properties, since they will not be used.In the Secondary Phase panel.

6) Enable the Granular option.

7) (optional) Enable the Packed Bed option if you want to freeze the velocity field for the granular phase.

!!Note that when you select the packed bed option for a phase, you should also use the fixed velocity option with a

value of zero for all velocity components for all interior cell zones for that phase.

8)Specify the Granular Temperature Model. Choose either the default Phase Property option or the Partial

Differential Equation option.

Figure 4: The Secondary Phase Panel for a Granular Phase

9)In the Secondary Phase dialog box, specify the following properties of the particles of this phase:

Diameter specifies the diameter of the particles. You can select constant in the drop-down list and specify a constant value, or select user-defined to use a user-defined function.

Granular Viscosity specifies the kinetic part of the granular viscosity of the particles (μs,kin ). You can select constant (the default) in the drop-down list and specify a constant value, select syamlal-obrien to compute the value , select gidaspow to compute the value , or select user-defined to use a user-defined function.

Granular Bulk Viscosity specifies the solids bulk viscosity (λq). You can select constant (the default) in the drop-down list and specify a constant value, select lun-et-al to compute the value , or select user-defined to use a user-defined function.

Frictional Viscosity specifies a shear viscosity based on the viscous-plastic flow (μs,fr ). By default, the frictional viscosity is neglected, as indicated by the default selection of none in the drop-down list. If you want to include the frictional viscosity, you can select constant and specify a constant value, select schaeffer to compute the value , select johnson-et-al to compute the value, or select user-defined to use a user-defined function.

Angle of Internal Friction specifies a constant value for the angle φ used in Schaeffer's expression for frictional viscosity. This parameter is relevant only if you have selected schaeffer or user-defined for the Frictional Viscosity.

Frictional Pressure specifies the pressure gradient term, ▽P friction, in the granular-phase momentum equation.

Choose none to exclude frictional pressure from your calculation, johnson-et-al, syamlal-obrien, based-ktgf where the frictional pressure is defined by the kinetic theory. The solids pressure tends to a large value near the packing limit, depending on the model selected for the radial distribution function. You must hook a user-defined function when selecting the user-defined option.

Frictional Modulus is defined as

with G≥0, which is the derived option. You can also specify a user-defined function for the frictional modulus.

Friction Packing Limit specifies a threshold volume fraction（开始体积分数）at which the frictional regime becomes dominant. It is assumed that for a maximum packing limit of 0.6, the frictional regime starts at a volume fraction of about 0.5. This is only a general rule of thumb as there may be other factors involved.

Granular Conductivity specifies the solids granular conductivity (kθs). You can select syamlal-obrien to compute the value, select gidaspow to compute the value, or select user-defined to use a user-defined function.

!! Note, however, that ANSYS FLUENT currently uses an algebraic relation for the granular temperature. This has been obtained by neglecting convection and diffusion in the transport equation.

Granular Temperature specifies temperature for the solids phase and is proportional to the kinetic energy of the random motion of the particles. Choose either the algebraic, the constant, or user-defined option.

Solids Pressure specifies the pressure gradient term, ▽P s , in the granular-phase momentum equation. Choose either the lun-et-al, the syamlal-obrien, the ma-ahmadi, none, or a user-defined option.

Radial Distribution specifies a correction factor that modifies the probability of collisions between grains when the solid granular phase becomes dense. Choose either the lun-et-al, the syamlal-obrien, the ma-ahmadi, the arastoopour, or a user-defined option.

Elasticity Modulus is defined as

with .

Packing Limit specifies the maximum volume fraction for the granular phase (αs,max ). For mono dispersed spheres, the packing limit is about 0.63, which is the default value in ANSYS FLUENT. In poly dispersed cases, however, smaller spheres can fill the small gaps between larger spheres, so you may need to increase the maximum packing limit.

10)Click OK in the Secondary Phase dialog box.

3.3.4 Defining the Interfacial Area Concentration

To define the interfacial area concentration on the secondary phase in the Eulerian model, perform the following steps:

1)Select the phase (e.g., phase-2) in the Phases list.

2)Click Edit... to open the Secondary Phase dialog box.

3)In the Secondary Phase dialog box, enter a Name for the phase.

4)Specify which material the phase contains by choosing the appropriate material in the Phase Material drop-down list.

5)Define the material properties for the Phase Material.

6)Enable the Interfacial Area Concentration option. Make sure the Granular option is disabled for the Interfacial

Area Concentration option to be visible in the interface.

7)In the Secondary Phase dialog box, specify the following properties of the particles of this phase:

Diameter specifies the diameter of the particles or bubbles. You can select constant in the drop-down list and specify

a constant value, or select user-defined to use a user-defined function. See the separate UDF Manual for details about

user-defined functions. The Diameter recommended setting is sauter-mean, allowing for the effects of the interfacial area concentration values to be considered for mass, momentum and heat transfer across the interface between phases. Packing Limit specifies the maximum volume fraction for the particle/bubble phase.

Growth Rate allows you to specify the particle growth rate (m/s). You can select none, constant, or user-defined from the drop-down list. If you select constant, specify a value in the adjacent field. If you have a user-defined function (UDF) that you want to use to model the growth rate, you can choose the user-defined option and specify the appropriate UDF.

Coalescence Kernal and Breakage Kernel allows you to specify the coalescence and breakage kernels. You can select none, constant, hibiki-ishii, ishii-kim, or user-defined.

In addition to specifying the hibiki-ishii and ishii-kim as the coalescence and breakage kernels, you can also tune the properties of these two models by using the

/define/phases/iac-expert/hibiki-ishii-model and

/define/phases/iac-expert/ishii-kim-model text commands.

For the Hibiki-Ishii model, you can specify the following parameters:Coefficient Gamma_c, Coefficient K_c, Coefficient Gamma_b, Coefficient K_b, alpha_max

For the Ishii-Kim model, you can specify the following parameters:Coefficient Crc, Coefficient Cwe, Coefficient C, Coefficient Cti, alpha_max

3.3.5 Defining the Interaction Between Phases

对颗粒和非颗粒流动，你必须指定在动量交换系数的计算中使用的曳力函数。对颗粒流，你也必须指定颗粒碰撞的归还系数（restitution coefficients）。为颗粒和非颗粒流动包含可选的升力和虚拟质量力（下面描述）也是可能的。

为指定这些参数，click Interaction... to open the Phase Interaction panel (Figure 5).

1)Specifying the Drag Function

FLUENT允许你为一对相指定曳力函数，步骤如下：

a)Click the Drag tab to display the Drag Function inputs.

b)对每一对相，从下面相应的列表中选择合适的曳力函数。

（1）Select schiller-naumann to use the fluid-fluid drag function. The Schiller and Naumann model is the default method, and it is acceptable for general use in all fluid-fluid multiphase calculations.

（2）Select morsi-alexander to use the fluid-fluid drag function. The Morsi and Alexander model is the most complete, adjusting the function definition frequently over a large range of Reynolds numbers, but

calculations with this model may be less stable than with the other models.

（3）Select symmetric to use the fluid-fluid drag function described. The symmetric model is recommended for flows in which the secondary (dispersed) phase in one region of the domain becomes the primary

(continuous) phase in another. For example, if air is injected into the bottom of a container filled halfway

with water, the air is the dispersed phase in the bottom half of the container; in the top half of the container,

the air is the continuous phase.

（4）Select wen-yu to use the fluid-solid drag function. The Wen and Yu model is applicable for dilute phase flows, in which the total secondary phase volume fraction is significantly lower than that of the primary

phase.

（5）Select gidaspow to use the fluid-solid drag function. The Gidaspow model is recommended for dense fluidized beds.

（6）Select syamlal-obrien to use the fluid-solid drag function. The Syamlal-O'Brien model is recommended for use in conjunction with the Syamlal-O'Brien model for granular viscosity.

（7）Select syamlal-obrien-symmetric to use the solid-solid drag function. The symmetric Syamlal-O'Brien model is appropriate for a pair of solid phases.

（8）Select constant to specify a constant value for the drag function, and then specify the value in the text field.

（9）Select user-defined to use a user-defined function for the drag function (see the separate UDF Manual for details).

（10）If you want to temporarily ignore the interaction between two phases, select none.

Figure 5: The Phase Interaction Panel for the Eulerian Model

2)Specifying the Restitution Coefficients (Granular Flow Only)

对颗粒流，你必须为颗粒间的碰撞指定归还系数（e Is and e ss）。除了为每一对颗粒相之间的碰撞指定归还系数外，你也得为同相颗粒之间的碰撞指定归还系数。

步骤如下：

Click the Collisions tab to display the Restitution Coefficient inputs.

For each pair of phases, specify a constant restitution coefficient. All restitution coefficients are equal to 0.9 by default.

3)Including the Lift Force

对颗粒和非颗粒流，在第二相颗粒、液滴、或气泡中包含升力（F lift）的影响是可能的。这些升力作用于颗粒、

液滴或气泡主要是由于主相流场中的速度梯度。在大多数情形下，升力与曳力相比是不重要的，因此没必要包含它，如果升力重要（也就是说，如果相很快分离），你可以包含这个影响。

!!注意对大颗粒，升力更重要，但是FLUENT模型假设粒子直径远小于粒子间距离。这样对接近充满的颗粒（closely packed particles）或者小颗粒，包含升力是不合适的。

包含升力影响的步骤如下：

a)Click the Lift tab to display the Lift Coefficient inputs.

b)对每一对相，从下面相应的列表中选择合适的指定方法。注意，既然作用于颗粒、液滴或气泡的升力主要是由

于主相流场中的速度梯度，你不必为存在于两个第二相间的每对相指定升力系数；只对存在于第二相和主相之间的每对相指定升力系数。

Select none (the default) to ignore the effect of lift forces.

Select constant to specify a constant lift coefficient, and then specify the value in the text field.

Select user-defined to use a user-defined function for the lift coefficient (see the separate UDF Manual for details).

4)Including the Virtual Mass Force

对颗粒和非颗粒流，当第二相相对于主相加速时包含存在的虚拟质量力（F vm）是可能的。当第二相的密度远小于主相的密度时虚拟质量的影响是重要的（也就是对瞬态泡状柱流（transient bubble column））。

包含虚拟质量力的影响，turn on the Virtual Mass option in the Phase Interaction panel.

虚拟质量力的影响被包含在所有第二相内；使它仅为颗粒相是不可能的。

5)Including Body Force(包含体积力)

在许多情况下，相的运动部分是由于重力的影响。为了包含这个体积力，应在Operating Conditions panel下选择Gravity并且指定Gravitational Acceleration.

Define Operating Conditions...

对于VOF计算，你应当在Operating Conditions panel下选择Specified Operating Density,并且在Operating Density下为最轻相设置密度。（这种排除了水力静压的积累，提高了round-off精度为动量平衡）。如果任何一相都是可压缩的，设置Operating Density为零。

！！对于涉及体积力的VOF 和mixture计算，建议你在Multiphase Model panel下为Body Force Formulation

选择Implicit Body Force.这种处理通过解决压力梯度和动量方程中体积力的部分平衡提高了解的收敛。

3.4 为Eulerian多相流计算选择紊流模型

如果你使用Eulerian模型求解紊流，你必须在三种紊流模型中选择一种模型（在Viscous Model panel, Figure 6）。

步骤如下：

1．Select k-epsilon under Model.

2．Select the desired k-epsilon Model and any other related parameters, as described for single-phase calculations. 3．Under k-epsilon Multiphase Model, indicate the desired multiphase turbulence model:

?Select Mixture to use the mixture turbulence model. This is the default model.

?Select Dispersed to use the dispersed turbulence model. This model is applicable when there is clearly one primary continuous phase and the rest are dispersed dilute secondary phases.

?Select Per Phase to use a k- turbulence model for each phase. This model is appropriate when the turbulence transfer among the phases plays a dominant role

*包含源项（Including Source Terms）

默认情形，相间动量，κ、ε源项不包含在计算中。如果你想包含这些源项中的任一项，你可以使用multiphase-options command in the define/models/viscous/multiphase-turbulence/text menu。注意：包含这些项明显减慢收敛速度。如果你要寻找额外的精度，你应首先求的没有这些源项的解，接着包含上这些源项计算。大多数情形下这些源项可以忽略。

Figure 6: The Viscous Model Panel for an Eulerian Multiphase Calculation

3.5 设置边界条件

多相流边界条件的设置在Boundary Conditions panel (Figure 7)中进行，但是设置多相流边界条件的步骤与单相流模型有些不同。你必须分别为各个相设置一些条件，而其他的条件是所有相（也就是mixture）所共享的，如下有详细的描述。

3.5.1Define Boundary Conditions... 混合相（mixture）和各个单相的边界条件

Figure 7: The Boundary Conditions Panel

如果你使用的是Eulerian模型，你必须为每一个区域类型指定的条件列举如下并总结在表1, 2, 3和4。注：具

体的紊流参数取决于你使用的三个多相紊流模型，说明在表2-4中。

★对于exhaust fan, outlet vent, or pressure outlet, 如果你使用层流模型或使用混合紊流模型（默认的多相紊流模型），没有条件为主相设置。

对于每个第二相，你必须设置volume fraction为常数，型线或者UDF。如果相是颗粒的(granular),你也

必须设置颗粒温度(granular tempreture).

如果你使用的混合紊流模型，你必须为mixture指定紊流边界条件；如果你使用的是分散（dispersed）

紊流模型，你必须为主相设置它们；如果你使用的是per-phase紊流模型，你必须为主相和第二相设置

它们。

所有其他条件都是为mixture设置的。

★对于velocity inlet,你必须为每一相指定速度。

对于第二相，你必须设置volume fraction(如上所述)。如果相是颗粒的（granular），你也必须设置颗粒温

度（granular temperature）.

如果你使用的是mixture紊流模型，你必须为mixture设置紊流边界条件；如果你使用的是分散（dispersed）

紊流模型，你必须为主相指定它们；如果你使用的是per-phase紊流模型，你必须为主相和第二相设置

它们。

所有其他的条件都是为mixture 设置的。

★对于axis, outflow, periodic, solid, or symmetry zone, 所有条件都是为mixture设置的；没有条件为单相设置。

★对于wall zone, shear 条件为单相指定；所有其他条件为mixture指定。

★对于fluid zone, 所有source terms和fixed values都是为单相设置的，除非你使用的是mixture紊流模型或dispersed紊流模型。如果你使用的是mixture紊流模型，紊流的source terms和fixed values为mixture

设置；如果你使用的是dispersed紊流模型，他们只为主相设置。

如果fluid zone 不是多孔的，所有其他条件都是为mixture设置。

如果fluid zone 是多孔的，你将为混合相选择Porous Zone在Fluid面板下。Porosity inputs(if relevant)

也是为混合相指定的。而Resistance coefficients和direction vectors分别为每一相指定。所有其他条件都

是为混合相指定的。

注：pressure far-field，fan, porous jump and radiator 边界在使用Eulerian模型时是无效的。

3.5.2 设置边界条件的步骤

你需要给每一个边界执行的步骤如下：

1)在Boundary Conditions面板的Zone列表中选择边界；

2)如果必要，在这个边界上为mixture设置条件。（见上述有关的需要为mixture设置条件的信息）。

（a）In the Phase drop-down list, select mixture.

（b）If the current Type for this zone is correct, click Set… to open the corresponding panel(e.g., the Pressure Inlet panel); otherwise, choose the correct zone type in the Type list, confirm the change(when prompted),

and the corresponding panel will open automatically.

（c）In the corresponding panel for the zone type you have selected (e.g., the Pressure Inlet panel, shown in Figure 8), specify the mixture boundary conditions.

Figure 8: The Pressure Inlet Panel for a Mixture

注：仅仅那些适用于所有相的条件，如上所述，将出现在这个面板中。

！！对于VOF计算，如果你在Phase Interaction 面板中选择了Wall Adhesion,你能在wall上指定接触角为每一对相。接触角（θω）就是壁面和接触面切线的夹角，量度了在Wall面板的成对的列表中第一相的值。例如，如果你设置oil和air相的接触角在Wall面板中, θω量度在oil相内。对于所有对默认值是90度，就是没有壁面支持的影响（也就是，接触面垂直于支持面）。例如，接触角为45度，相当于水沿着容器面爬行，通常是水在玻璃上。

（d）Click OK when you are done setting the mixture boundary conditions.

3)如果必要，在这个边界上为每一相设置条件。（上述有关必要为每一相设置条件的信息）。

（a）In the Phase drop-down list, select the phase (e.g., water).

!!注意：当你选择了单相中的一个（而不是mixture），只有一类区域出现在Type列表中。在给定的边界上是不可能指定phase-specific zone类的，这种区域类型是为mixture指定的，它也适用于所有的单相。

（b）Click Set... to open the panel for this phase's conditions (e.g., the Pressure Inlet panel, shown in Figure 9).

Figure 9: The Pressure Inlet Panel for a Phase

（c）Specify the conditions for the phase. Note that only those conditions that apply to the individual phase, as described above, will appear in this panel.

（d）Click OK when you are done setting the phase-specific boundary conditions.

3.5.3 复制边界条件的步骤

为多相流动复制边界条件的步骤与在section6.1.5中描述的为单相流动的有些不同。修改的步骤如下：

1)In the Boundary Conditions panel, click the Copy... button. This will open the Copy BCs panel.

2)In the From Zone list, select the zone that has the conditions you want to copy.

3)In the To Zones list, select the zone or zones to which you want to copy the conditions.

4)In the Phase drop-down list, select the phase for which you want to copy the conditions (either mixture or one of

the individual phases).

!! Note that copying the boundary conditions for one phase does not automatically result in the boundary conditions for the other phases and the mixture being copied as well. You need to copy the conditions for each phase on each boundary of interest.

5)Click Copy. FLUENT will set all of the selected phase's (or mixture's) boundary conditions on the zones selected

in the To Zones list to be the same as that phase's conditions on the zone selected in the From Zone list. (You

cannot copy a subset of the conditions, such as only the thermal conditions.)

3.6 设置初始容积比率

一旦你初始化了流动（as described in section 22.13）,你就能定义相的初始分布。对于瞬态模拟，这个分布将作为初始条件在t=0时刻；对于稳态模拟，设置初始分布在计算的早期阶段能提供更多的稳定性。

你可以使用Patch 面板为第二相修订（patch）初始容积比率。Solve Initialize Patch...

如果你想修订容积比率的区域已经作为隔离的单元区被定义，你只能修订那个地方的值。否则，你可以创建一个包括合适单元的“寄存器”并在这个寄存器中修订值。

4 欧拉模型的求解策略（Solution Strategies for the Eulerian Model）

Calculating an Initial Solution

为了提高收敛性，在求解完整欧拉多相流模型前你可以先获得初始解。有两种方法你可以用来为欧拉多相流计算获得初始解：

3．启动和求解问题用混合模型（选或不选滑流速度都可）代替欧拉模型。然后启动欧拉模型，完成设置，采用混合模型的解作为起点继续计算。

4．通常启动欧拉多相流计算，但是仅计算主相的流动。这样做时，在Solution Controls panel的Equations下面

不选Volume Fraction. 一旦你为主相获得了初始解，打开volume fraction 方程继续为各相计算。

！！注意：没有获得用混合模型或欧拉模型作为欧拉多相流模型的初始解，你不应该使用单相解。这样做，不能提高收敛性，可能会给流动的收敛带来更多的困难。

Temporarily Ignoring Lift and Virtual Mass Forces

如果你计划在稳态欧拉多相流模拟中包含升力和虚拟质量力，你经常减弱问题的稳定性，这有时发生在计算的早期阶段，是由于暂时忽略了升力和虚拟质量力引起的。一旦没有这些力的解开始收敛，你可以打断计算，合适地定义这些力，继续计算。

5 一般多相流问题的后处理（Postprocessing General Multiphase Problems）

三种一般的多相流模型中的每一种都提供了一些你能画图和汇报的附加的场函数。你也可以汇报流动比率为三种模型中单个相，为混合模型和欧拉计算中每一相显示速度矢量。

5.1 可用的后处理变量（Available Postprocessing Variables）

当你使用其中的一种一般多相流模型模型时，几个附加的场函数对后处理好是有用的，这里列举如下。

对欧拉模型的计算你可以产生如下所列项目的图象显示和数据汇报：

?Volume fraction of phase-n (in the Phases... category)

?Density of phase-n (in the Density... category)

?phase-n Velocity Magnitude (in the Velocity... category)

?phase-n Relative Velocity Magnitude (in the Velocity... category)

?phase-n X, Y, Z, etc. Velocity (in the Velocity... category)

?phase-n Relative X, Y, Z, etc. Velocity (in the Velocity... category)

?phase-n Stream Function (in the Velocity... category)

?phase-n Turbulent Viscosity (in the Turbulence... category)

?phase-n Wall Yplus (in the Turbulence... category)

?phase-n Turbulent Kinetic Energy (in the Turbulence... category)

?phase-n Turbulent Dissipation Rate (in the Turbulence... category)

?phase-n Production of k (in the Turbulence... category)

?Molecular Viscosity of phase-n (in the Properties... category)

?Diameter of phase-n (in the Properties... category)

?phase-n Wall Shear Stress (in the Wall Fluxes... category)

?phase-n X, Y, Z Wall Shear Stress (in the Wall Fluxes... category)

?phase-n Skin Friction Coefficient (in the Wall Fluxes... category)

The availability of the turbulence quantities listed above will depend on which multiphase turbulence model you used in the calculation.

!! 注意：如果你读一个Eulerian多相数据文件给FLUENT，在画图和汇报上面所列项目前你必须运行Solver进行一次迭代。（当你正用FLUENT计算时画图和汇报这些变量，这是不必要的）。

5.2 显示单相的速度矢量（Display Velocity Vectors for Individual Phases）

对混合和欧拉计算，使用Vector panel显示单相的速度矢量是可能的。

Display Vectors...

为了显示特殊相的速度矢量，在Vector Of下拉列表中选phase-n Velocity(这里phase-n被感兴趣相的名字所代替，例如，air-bubbles Velocity)。你也可选Relative phase-n Velocity来显示相对于移动参考体系的相的速度。为了显示

υ （仅与混合模型的计算相关），选择Velocity（or Relative Velocity for the mixture velocity relative to a 混合相速度

m

moving reference frame.）

5.3 报告单相的流量（Report Fluxes for Individual Phase）

当你使用Flux Reports panel计算通过边界的流量时，你应该指出报告是对混合相的还是对单相的。

Report Fluxes...

选择mixture在Phase下拉列表中在面板底部来报告混合相流量，或者选择相的名字来报告所选相的流量。

20.8.4报告单相在壁面上的力（Reporting Forces on Walls for Individual Phase）

对欧拉计算，当你使用Force Reports panel来计算力或壁面边界上的动量时，你应当指定你想要为之计算力的单相。Report Forces...

在面板左边的Phase 下拉列表中选择你所要选的相的名字。

20.8.5报告单相的流量比率(Reporting Flow Rates for Individual Phase)

你可以使用report/mass-flow text命令来获得每一相（或混合相）通过每一流动边界上的质量流量比率。

report mass-flow

当你指定感兴趣的相（混合相或者单相），FLUENT将列出每个区域，区域后面跟着是所指定相质量流率所通过的区域。举例如下：

/report> mf

(mixture water air)

domain id/name [mixture] air

zone 10 (spiral-press-outlet): -1.2330244

zone 3 (pressure-outlet): -9.7560663

zone 11 (spiral-vel-inlet): 0.6150589

zone 8 (spiral-wall): 0

zone 1 (walls): 0

zone 4 (velocity-inlet): 4.9132133

net mass-flow: -5.4608185

FLUENT中文全教程1-250

FLUENT 教程 赵玉新 I、目录 第一章、开始 第二章、操作界面 第三章、文件的读写 第四章、单位系统 第五章、读入和操作网格 第六章、边界条件 第七章、物理特性 第八章、基本物理模型 第九章、湍流模型 第十章、辐射模型 第十一章、化学输运与反应流 第十二章、污染形成模型 第十三章、相变模拟 第十四章、多相流模型 第十五章、动坐标系下的流动 第十六章、解算器的使用 第十七章、网格适应 第十八章、数据显示与报告界面的产生 第十九章、图形与可视化 第二十章、Alphanumeric Reporting 第二十一章、流场函数定义 第二十二章、并行处理 第二十三章、自定义函数 第二十四章、参考向导 第二十五章、索引（Bibliography） 第二十六章、命令索引 II、如何使用该教程 概述 本教程主要介绍了FLUENT 的使用，其中附带了相关的算例，从而能够使每一位使用 者在学习的同时积累相关的经验。本教程大致分以下四个部分：第一部分包括介绍信息、用户界面信息、文件输入输出、单位系统、网格、边界条件以及物理特性。第二和第三部分包含物理模型，解以及网格适应的信息。第四部分包括界面的生成、后处理、图形报告、并行处理、自定义函数以及FLUENT 所使用的流场函数与变量的定义。 下面是各章的简略概括 第一部分： z开始使用：本章描述了FLUENT 的计算能力以及它与其它程序的接口。介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式，并且概述了问题解决的大致步骤。在本章中，我们给出

了一个可以在你自己计算机上运行的简单的算例。 z使用界面：本章描述了用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法。同时也提供了远程处理与批处理的一些方法。（请参考关于特定的文本界面命令的在线帮助） z读写文件：本章描述了FLUENT 可以读写的文件以及硬拷贝文件。 z单位系统：本章描述了如何使用FLUENT 所提供的标准与自定义单位系统。 z读和操纵网格：本章描述了各种各样的计算网格来源，并解释了如何获取关于网格的诊断信息，以及通过尺度化（scale）、分区（partition）等方法对网格的修改。本章还描述了非一致（nonconformal）网格的使用. z边界条件：本章描述了FLUENT 所提供的各种类型边界条件，如何使用它们，如何定义它们and how to define boundary profiles and volumetric sources. z物理特性：本章描述了如何定义流体的物理特性与方程。FLUENT 采用这些信息来处理你的输入信息。 第二部分： z基本物理模型：本章描述了FLUENT 计算流体流动和热传导所使用的物理模型（包括自然对流、周期流、热传导、swirling、旋转流、可压流、无粘流以及时间相关流）。以及在使用这些模型时你需要输入的数据，本章也包含了自定义标量的信息。 z湍流模型：本章描述了FLUENT 的湍流模型以及使用条件。 z辐射模型：本章描述了FLUENT 的热辐射模型以及使用条件。 z化学组分输运和反应流：本章描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法。本章详细的叙述了prePDF 的使用方法。 z污染形成模型：本章描述了NOx 和烟尘的形成的模型，以及这些模型的使用方法。 第三部分： z相变模拟：本章描述了FLUENT 的相变模型及其使用方法。 z离散相变模型：本章描述了FLUENT 的离散相变模型及其使用方法。 z多相流模型：本章描述了FLUENT 的多相流模型及其使用方法。 z Flows in Moving Zones（移动坐标系下的流动）：本章描述了FLUENT 中单一旋转坐标系，多重移动坐标系，以及滑动网格的使用方法。 z Solver 的使用：本章描述了如何使用FLUENT 的解法器（solver）。 z网格适应：本章描述了explains the solution-adaptive mesh refinement feature in FLUENT and how to use it 第四部分： z显示和报告数据界面的创建：本章描述了explains how to create surfaces in the domain on which you can examine FLUENT solution data z图形和可视化：本章描述了检验FLUENT 解的图形工具 z Alphanumeric Reporting：本章描述了如何获取流动、力、表面积分以及其它解的数据。 z流场函数的定义：本章描述了如何定义FLUENT 面板内出现的变量选择下拉菜单中的流动变量，并且告诉我们如何创建自己的自定义流场函数。 z并行处理：本章描述了FLUENT 的并行处理特点以及使用方法 z自定义函数：本章描述了如何通过用户定义边界条件，物理性质函数来形成自己的FLUENT 软件。 如何使用该手册 z根据你对CFD 以及FLUENT 公司的熟悉，你可以通过各种途径使用该手册 对于初学者，建议如下：

《FLUENT中文手册(简化版)》

FLUENT中文手册（简化版） 本手册介绍FLUENT的使用方法，并附带了相关的算例。下面是本教程各部分各章节的简略概括。 第一部分： ?开始使用：描述了FLUENT的计算能力以及它与其它程序的接口。介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式，并且概述了问题解决的大致步骤。在本章中给出了一个简单的算例。 ?使用界面：描述用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法，还有远程处理与批处理的一些方法。?读写文件：描述了FLUENT可以读写的文件以及硬拷贝文件。 ?单位系统：描述了如何使用FLUENT所提供的标准与自定义单位系统。 ?使用网格：描述了各种计算网格来源，并解释了如何获取关于网格的诊断信息，以及通过尺度化（scale）、分区（partition）等方法对网格的修改。还描述了非一致（nonconformal）网格的使用. ?边界条件：描述了FLUENT所提供的各种类型边界条件和源项，如何使用它们，如何定义它们等 ?物理特性：描述了如何定义流体的物理特性与方程。FLUENT采用这些信息来处理你的输入信息。 第二部分： ?基本物理模型：描述了计算流动和传热所用的物理模型（包括自然对流、周期流、热传导、swirling、旋转流、可压流、无粘流以及时间相关流）及其使用方法，还有自定义标量的信息。 ?湍流模型：描述了FLUENT的湍流模型以及使用条件。 ?辐射模型：描述了FLUENT的热辐射模型以及使用条件。 ?化学组分输运和反应流：描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法，并详细叙述了prePDF 的使用方法。 ?污染形成模型：描述了NOx和烟尘的形成的模型，以及这些模型的使用方法。 第三部分： ?相变模拟：描述了FLUENT的相变模型及其使用方法。 ?离散相变模型：描述了FLUENT的离散相变模型及其使用方法。 ?多相流模型：描述了FLUENT的多相流模型及其使用方法。 ?移动坐标系下的流动：描述单一旋转坐标系、多重移动坐标系、以及滑动网格的使用方法。 ?解法器（solver）的使用：描述了如何使用FLUENT的解法器。 ?网格适应：描述了如何优化网格以适应计算需求。 第四部分： ?显示和报告数据界面的创建：本章描述了explains how to create surfaces in the domain on which you can examine FLUENT solution data ?图形和可视化：本章描述了检验FLUENT解的图形工具 ?Alphanumeric Reporting：本章描述了如何获取流动、力、表面积分以及其它解的数据。 ?流场函数的定义：本章描述了如何定义FLUENT面板内出现的变量选择下拉菜单中的流动变量，并且告诉我们如何创建自己的自定义流场函数。 ?并行处理：本章描述了FLUENT的并行处理特点以及使用方法 ?自定义函数：本章描述了如何通过用户定义边界条件，物理性质函数来形成自己的FLUENT软件。 如何使用该手册 对于初学者，建议从阅读“开始”这一章起步。 对于有经验的使用者，有三种不同的方法供你使用该手册：按照特定程序的步骤从按程序顺序排列的目录列表和主题列表中查找相关资料；从命令索引查找特定的面板和文本命令的使用方法；从分类索引查找特定类别信息（在线帮助中没有此类索引，只能在印刷手册中找到它）。 什么时候使用Support Engineer：Support Engineer能帮你计划CFD模拟工程并解决在使用FLUENT 中所遇到的困难。在遇到困难时我们建议你使用Support Engineer。但是在使用之前有以下几个注意事项：●仔细阅读手册中关于你使用并产生问题的命令的信息 ●回忆导致你产生问题的每一步 ●如果可能的话，请记下所出现的错误信息 ●对于特别困难的问题，保存FLUENT出现问题时的日志以及手稿。在解决问题时，它是最好的资源。

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。

Fluent多相流模型选择与设定

1.多相流动模式 我们可以根据下面的原则对多相流分成四类： ?气-液或者液-液两相流： o 气泡流动：连续流体中的气泡或者液泡。 o 液滴流动：连续气体中的离散流体液滴。 o 活塞流动: 在连续流体中的大的气泡 o 分层自由面流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。 ?气-固两相流： o 充满粒子的流动：连续气体流动中有离散的固体粒子。 o 气动输运：流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床，以及各向同性流。 o 流化床：由一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器导入筒内。从 床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。改变气体的流量，就会有气泡不断 的出现并穿过整个容器，从而使得颗粒在床内得到充分混合。 ?液-固两相流 o 泥浆流：流体中的颗粒输运。液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗 粒的流动。在泥浆流中，Stokes 数通常小于1。当Stokes数大于1 时，流动成为流化（fluidization）了的液-固流动。 o 水力运输: 在连续流体中密布着固体颗粒 o 沉降运动: 在有一定高度的成有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物 质。随后，流体将会分层，在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤 积层，在顶部出现了澄清层，里面没有颗粒物质，在中间则是沉降层，那里 的粒子仍然在沉降。在澄清层和沉降层中间，是一个清晰可辨的交界面。 ?三相流(上面各种情况的组合) 各流动模式对应的例子如下： ?气泡流例子：抽吸，通风，空气泵，气穴，蒸发，浮选，洗刷 ?液滴流例子：抽吸，喷雾，燃烧室，低温泵，干燥机，蒸发，气冷，刷洗?活塞流例子：管道或容器内有大尺度气泡的流动 ?分层自由面流动例子：分离器中的晃动，核反应装置中的沸腾和冷凝 ?粒子负载流动例子：旋风分离器，空气分类器，洗尘器，环境尘埃流动 ?风力输运例子：水泥、谷粒和金属粉末的输运

fluent多相流算例

Tutorial:Dam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid Model Purpose This tutorial examines the dam-break problem using the Volume of Fluid(VOF)multiphase model. This tutorial demonstrates how to do the following: ?Set up a dam-break problem. ?Choose the time step by estimating the maximum possible velocity of the interface and the grid cell dimension. ?Solve the problem using the VOF model. ?Manipulate the solution parameters. Prerequisites This tutorial assumes that you are familiar with the FLUENT interface and that you have a good understanding of basic setup and solution procedures.In this tutorial,you will use VOF multiphase model,so you should have some experience with it.This tutorial will not cover the mechanics of using this model;instead,it will focus on the application of this model to solve a dam-break problem. If you have not used this model before,it would be helpful to?rst refer to the FLUENT6.3 User’s Guide and the FLUENT6.2Tutorial Guide. Problem Description The initial setup of the dam-break problem is shown in Figure1. In this problem,a rectangular column of water,in hydrostatic equilibrium,is con?ned between two walls.Gravity is acting downwards with a magnitude of-9.81m/s2.At the beginning of the calculation,the right wall is removed and the water is allowed to?ow out to the horizontal wall.

FLUENT中两相流、多相流中模型的的选择问题

两相流：通常把含有大量固体或液体颗粒的气体或液体流动称为两相流；其中含有多种尺寸组颗粒群为一个“相”，气体或液体为另一“相”，由此就有气—液，气—固，液—固等两相流之分。 两相流的研究：对两相流的研究有两种不同的观点：一是把流体作为连续介质，而把颗粒群作为离散体系；而另一是除了把流体作为连续介质外，还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体。 引入两种坐标系：即拉格朗日坐标和欧拉坐标，以变形前的初始坐标为自变量称为拉格朗日Langrangian 坐标或物质坐标；以变形后瞬时坐标为自变量称为欧拉Eulerian 坐标或空间坐标。 一.离散相模型 FLUENT在求解连续相的输运方程的同时，在拉格朗日坐标下模拟流场中离散相的第二相；← 离散相模型解决的问题：煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧等；← 应用范←围：FLUENT中的离散相模型假定第二相体积分数一般说来要小于10-12%（但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即可模拟离散相质量流率等/大于连续相的流动）；不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题，包括：搅拌釜、流化床等； 颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑；← 湍流中颗粒处理的两种模型：Stochastic Tracking，应用随机方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响；Cloud Tracking，运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道的湍流扩散。通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均轨道”← 二.多相流模型 FLUENT中提供的模型： VOF模型(Volume of Fluid Model)← 混合模型(Mixture Model)← 欧拉模型(Eulerian Model)← 1.VOF模型(Volume of Fluid Model) VOF模型用来处理没有相互穿插的多相流问题，在处理两相流中，假设计算的每个控制容积中第一相的体积含量为α1，如果α1=0，表示该控制容积中不含第一相，如果α1=1，则表示该控制容积中只含有第一相，如果0←<α1<1，表示该控制容积中有两相交界面； VOF方法是用体积率函数表示流体自由面的位置和流体所占的体积，其方法占内存小，是一种简单而有效的方法。← 2.混合模型(Mixture Model) 用混合特性参数描述的两相流场的场方程组称为混合模型；← 考虑了界面传递特性以及两相间的扩散作用和脉动作用；使用了滑移速度的概念，允许相以不同的速度运动；← 用于模拟各相有不同速度的多相流；也用于模拟有强烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度运动的多相流；← 缺点：界面特性包括不全，扩散和脉动特性难于处理。← 3.欧拉模型(Eulerian Model) 欧拉模型指的是欧拉—欧拉模型；← 把颗粒和气体看成两种流体，空间各点都有这两种流体各自不同的速度、温度和密度，这些流体其存在在同一空间并相互渗透，但各有不同的体积分数，相互间有滑移；←

ICEMCFD与FLUENT培训

ICEMCFD与FLUENT培训 软件介绍： ICEM CFD是目前CFD 分析中最常用的专业的网格前处理软件，功能强大，是STAR-CD、STAR-CCM+、FLUENT和CFX等主流计算流体力学软件标准配置的网格前处理工具。另外ICEM CFD也可以作为有限元分析软件（如：Ansys、Nastran、Abaqus、LS-Dyna 等）的网格前处理工具。ICEM CFD是目前市场上最强大的六面体结构化网格生成工具。 ANSYS FLUENT是目前全球通用的商用CFD 软件，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT 能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。ANSYS FLUENT在国防、航空航天、机器制造、汽车、船泊、兵器、电子、铁道、石油天然气、材料工程等行业都有着广泛的应用。 培训目的： 通过本次培训，学员将系统地掌握ICEM CFD 中几何功能、网格功能以及网格编辑功能，使学员能够使用强大的前处理工具ICEM CFD 解决自己的一些CAE前处理问题。 同时帮助学员系统地学习计算流体力学（Computational Fluid Dynamics-CFD）知识与当前最流行的CFD软件ANSYS-FLUENT的使用。掌握CFD分析的基本过程与原理，在最短的时间掌握应用FLUENT软件对流体流动、湍流、传热、多相流等物理现象进行分析。使得学员在培训后，面对企业所需解决的工程问题，能够独立地对其进行分析，正确地确立解决问题的思路，然后合理应用CFD软件对其进行求解，并对分析结果进行恰当的分析，真正地帮助企业进行产品的设计与开发。 课程简介：

FLUENT算例 9模拟燃烧

计算流体力学作业FLUENT 模拟燃烧 问题描述:长为2m、直径为0、45m的圆筒形燃烧器结构如图1所示,燃烧筒壁上嵌有三块厚为0、0005 m,高0、05 m的薄板,以利于甲烷与空气的混合。燃烧火焰为湍流扩散火焰。在燃烧器中心有一个直径为0、01 m、长为0、01 m、壁厚为0、002 m的小喷嘴,甲烷以60 m/s的速度从小喷嘴注入燃烧器。空气从喷嘴周围以0、5 m/s的速度进入燃烧器。总当量比大约就是0、76(甲烷含量超过空气约28%),甲烷气体在燃烧器中高速流动,并与低速流动的空气混合,基于甲烷喷嘴直径的雷诺数约为5、7×103。 假定燃料完全燃烧并转换为:CH4+2O2→CO2+2H2O 反应过程就是通过化学计量系数、形成焓与控制化学反应率的相应参数来定义的。利用FLUENT的finite-rate化学反应模型对一个圆筒形燃烧器内的甲烷与空气的混合物的流动与燃烧过程进行研究。 1、建立物理模型,选择材料属性,定义带化学组分混合与反应的湍流流动边界条件 2、使用非耦合求解器求解燃烧问题 3、对燃烧组分的比热分别为常量与变量的情况进行计算,并比较其结果 4、利用分布云图检查反应流的计算结果 5、预测热力型与快速型的NO X含量 6、使用场函数计算器进行NO含量计算 一、利用GAMBIT建立计算模型 第1步启动GAMBIT,建立基本结构 分析:圆筒燃烧器就是一个轴对称的结构,可简化为二维流动,故只要建立轴对称面上的二维结构就可以了,几何结构如图2所示。 (1)建立新文件夹 在F盘根目录下建立一个名为combustion的文件夹。 (2)启动GAMBIT

(3)创建对称轴 ①创建两端点。A(0,0,0),B(2,0,0) ②将两端点连成线 (4)创建小喷嘴及空气进口边界 C D E F G x 0 0、01 0、01 0 0 y 0、005 0、005 0、007 0、007 0、225 ②连接AC、CD、DE、DF、FG。 (5)创建燃烧筒壁面、隔板与出口 H I J K L M N x 0、500 0、505 1、000 1、005 1、500 1、505 2、000 ②将H、I、J、K、L、M、N向Y轴负方向复制,距离为板高度0、05。 ③连接GH、HO、OP、PI、IJ、JQ、QR、RK、KL、LS、ST、TM、 MN、NB。 (6)创建流域 将以上闭合线段创建为面。 第2步对空气进口边界进行网格划分 （1）划分甲烷进口边界为等距网格 ①点击Edges右侧黄色区域 ②按下Shift+鼠标左键,点击AC线段 ③Type选Successive Ratio,Radio 选1 ④在Spacing下面白色区域右侧下拉列表中选择Interval count