混合多相流 (MMP) 模型参考

混合多相流 (MMP) 模型是完整的多相混合物实现。该模型可用于相的任意组合（该组合包含任意类型的相间相互作用）。

如果相的混合物可以精确表示单个相的数量，则可以使用混合多相流 (MMP) 模型来替代计算成本更高的欧拉多相流 (EMP) 模拟。可以对已求解的自由表面和未求解的混合物进行建模，并将混合物流和自由表面流包含到同一个模拟中。

要对相之间的交界面进行建模，当存在此类交界面时，混合多相 (MMP) 会利用在欧拉多相 (EMP) 多流态框架内实施的大尺度交界面检测模型。此模型确定包含大交界面的网格单元组。

表 1. 混合多相流 (MMP) 模型参考
理论	请参见混合多相流 (MMP)。
提供方式	[物理连续体] > 模型 > 多相流模型
节点路径示例	连续体 > Physics 1 > 模型 > 混合多相 (MMP)
要求	前提条件选择：材料：多相多相流模型：混合多相流 (MMP)
属性	关键属性包括：对流和面密度重构。请参见混合多相流 (MMP) 属性。
激活	物理模型	自动选择的模型：多相流相互作用（通过选择多相流模型激活）分离流梯度可选模型：多孔介质相间相互作用模型： MMP-MMP 相间相互作用 MMP-拉格朗日相间相互作用液膜-MMP 相间相互作用请参见模型。
	材料	动力粘度湍流施密特数比热（激活能量模型时）导热率（激活能量模型时）请参见材料和方法。
	边界输入	请参见边界设置。
	区域设置	相条件：动量源选项物理条件：初始条件选项动量源选项湍流源选项（对于湍流粘滞态）体积分数源选项请参见区域设置。
	求解器	分离流求解器分离 MMP 求解器参考
	场函数	[相]的绝对总压力 [相]的总压力 [相]的总温 [相] 的质量流率 [相] 的质量通量 [相] 的质量失衡请参见场函数。

混合多相流 (MMP) 属性

对流

设置 Simcenter STAR-CCM+ 用于计算适当传输方程中网格单元面上的对流通量的离散格式。

方法	对应方法节点
一阶一阶迎风格式。仅当高阶格式无法给出收敛或要在切换到高阶格式之前获得初始求解时，才使用此格式。	无。
二阶二阶迎风格式。使用此格式会导致降低收敛属性，但提供的精度与一阶格式相同甚至更高。	无。
自适应交界面锐化混合多相流 (MMP) 的自适应交界面锐化 (ADIS) 对流格式。当存在此类交界面时，此方法对相之间的交界面进行建模。ADIS 格式以自适应方式混合交界面锐化格式（高分辨率交界面捕捉 (HRIC) 格式）与总变化递减 (TVD) 格式（一阶或二阶格式）。如果在同一对相之间同时存在尖锐交界面和离散混合物，则此选项适用。当相之间的交界面变大，或者交界面进入数值网格足够精细以解析交界面的区域时，此选项也很有用。请参见体积分数的自适应交界面锐化 (ADIS) 格式。	自适应交界面锐化可用属性包括：角系数 HRIC 对流离散格式中用于跟踪交界面的角系数 $C_{θ}$ 。如果自由表面不平滑并且不遵循网格线，则增加其值。 CFL_l HRIC 对流离散格式中的库朗数下限。此值为 Eqn. (2612) 中的 ${C o}_{l}$ 。 CFL_u HRIC 对流离散格式中的库朗数上限。此值为 Eqn. (2612) 中的 ${C o}_{u}$ 。使用二阶 TVD 当此选项停用时，一阶格式在混合中用作总变化递减 (TVD) 格式。用于平滑处理的网格单元层数指定自“大交界面标记带”起进行混合函数平滑处理的网格单元数。请参见 Eqn. (2325) 中的 $n_{s}$ 。默认值为 3 个网格单元。大尺度交界面检测支持检测大交界面网格单元和计算这些网格单元中的交界面距离。请参见大尺度交界面检测。

方法

对应方法节点

一阶: 一阶迎风格式。仅当高阶格式无法给出收敛或要在切换到高阶格式之前获得初始求解时，才使用此格式。

无。

二阶: 二阶迎风格式。使用此格式会导致降低收敛属性，但提供的精度与一阶格式相同甚至更高。

无。

自适应交界面锐化

混合多相流 (MMP) 的自适应交界面锐化 (ADIS) 对流格式。当存在此类交界面时，此方法对相之间的交界面进行建模。ADIS 格式以自适应方式混合交界面锐化格式（高分辨率交界面捕捉 (HRIC) 格式）与总变化递减 (TVD) 格式（一阶或二阶格式）。

如果在同一对相之间同时存在尖锐交界面和离散混合物，则此选项适用。当相之间的交界面变大，或者交界面进入数值网格足够精细以解析交界面的区域时，此选项也很有用。

请参见体积分数的自适应交界面锐化 (ADIS) 格式。

自适应交界面锐化

可用属性包括：

角系数: HRIC 对流离散格式中用于跟踪交界面的角系数 $C_{θ}$ 。如果自由表面不平滑并且不遵循网格线，则增加其值。

CFL_l: HRIC 对流离散格式中的库朗数下限。此值为 Eqn. (2612) 中的 ${C o}_{l}$ 。

CFL_u: HRIC 对流离散格式中的库朗数上限。此值为 Eqn. (2612) 中的 ${C o}_{u}$ 。

使用二阶 TVD

当此选项停用时，一阶格式在混合中用作总变化递减 (TVD) 格式。

用于平滑处理的网格单元层数

指定自“大交界面标记带”起进行混合函数平滑处理的网格单元数。请参见 Eqn. (2325) 中的

n_{s}

。默认值为 3 个网格单元。

大尺度交界面检测

支持检测大交界面网格单元和计算这些网格单元中的交界面距离。

请参见大尺度交界面检测。

面密度重构

设置离散化方案以重构内部面处的密度。

方法	对应方法节点
一阶使用一阶面密度重构。此离散化方案的计算成本较低，但精度也较低。对于不同传输方程之间高度一致性不太重要的模拟，此选项可用于减少其模拟时间。	无。
二阶使用二阶面密度重构。此离散化方案的计算成本较高，但可在所有传输方程之间提供高度一致性。此选项是默认选项，应该用于可压缩的模拟（即，当马赫数超过约 0.3 时）。	无。

二阶梯度

忽略或包括用于扩散的边界二阶梯度和/或网格面上的内部二阶梯度。

方法	对应方法节点
关闭排除二阶梯度，即网格面中不考虑交叉扩散。在 MMP 模型中，体积分数输运方程的仅有扩散分量是湍流扩散，其中建模错误通常会超过数值错误。因此，对于任意网格的稳定性而言，这是默认选项。	无。
打开包括两个二阶梯度。	无。
仅限内部仅包括内部二阶梯度。	无。
仅限边界仅包括边界二阶梯度。	无。

流体边界扩散

激活时，此属性将包括如 Eqn. (865) 所给定的流体边界扩散通量（或流模型的粘性通量）。默认情况下，此属性已激活。

模型

激活混合多相流 (MMP) 模型后，以下模型可用于物理连续体：

多孔介质

此模型将多孔材料表示为固相。对多孔介质内的物理速度而非表观速度进行建模时，或者在多孔介质内的固体和流体不处于热平衡状态时，可使用此模型。

请参见多孔介质模型。

液膜-MMP 相间相互作用

创建与一个液膜相和一个 MMP 相的相间相互作用时，系统会自动选择此模型。以下相间相互作用模型可用：

入射碰撞质量通量

计算碰撞到壁面上以形成液膜的液滴的质量通量。可以指定碰撞效率，即，碰撞液膜边界（从 MMP 相传输到液膜）的总质量的分数。

请参见入射碰撞质量通量。

剥离

对由于液滴从液膜剥离到相应 MMP 相而造成的质量传递进行建模。可以指定要建模的剥离方法：边剥离、波状剥离或两者。边缘液膜剥离可对液膜溢出锐边时从液膜中喷射的液滴进行建模。波液膜剥离可对因波引发的不稳定性而从液膜喷射出的液滴进行建模。

请参见边缘剥离和波剥离。

材料和方法

动力粘度

流体混合物的动力（剪切）粘度是剪切流体阻力的度量。此处设置的值为公式中的。

μ_{m}

使用体积加权混合法计算。

在粘滞态中选择层流模型或湍流模型时激活。

比热

流体混合物的比热为添加到混合物的热与产生的温度变化的比率。此值为公式中的。 $C_{p}$ 使用质量加权混合法计算而得。

当选择物理连续体中的能量模型时，激活此选项。

请参见分离多相温度模型参考。

导热率

流体混合物的导热率是对混合物导热能力的度量。此值为公式中的。 $λ$ 使用体积加权混合法计算。

当选择物理连续体中的能量模型时，激活此选项。

湍流施密特数

湍流施密特数用于描述存在同步动量和质量扩散对流过程的湍流流体流。此处设置的值为 Eqn. (2901) 中的

σ_{t}

。

在粘滞态中选择湍流模型时激活。

边界设置

流入边界

速度: 激活滑移速度模型后，入口边界处的相速度从内部域一致推算。在这种情况下，不直接控制各个相的速度。

体积分数: 每个相占据计算网格单元体积的体积比。; 指定边界值时，对可为相体积分数设置的值没有限制。但是，为确保总体积分数为 1.0，Simcenter STAR-CCM+ 对每个相体积分数使用标准化值。

压力出口

体积分数

每个相占据计算网格单元体积的体积比。

仅当有回流时，此设置才相关。如果没有回流，忽略此设置。
如果有回流，且压力出口处只有一个相，则将该相的体积分数设为 1。
如果有回流，且出口处存在相混合物，则压力出口无法正确捕捉物理值。（压力出口假定跨流出交界面的压力为常数。）建议将出口再往下游移动，并使所有出口管道恢复水平方向，以便不再发生回流。

区域设置

以下设置应用于每个相以及每个流体区域。

每个相动量源都添加到区域（流体混合物）动量源（请参见 Eqn. (2903)）。计算基于拖曳滑移速度时，还会考虑相动量源以及重力和惯性力（请参见 Eqn. (2921)）。

动量源选项

方法	对应的物理值节点
无指定将指定的动量源添加到动量方程。	选择指定方法时：动量源动量源速度导数请参见动量源选项。

方法

对应的物理值节点

无
指定: 将指定的动量源添加到动量方程。

选择指定方法时：

动量源
动量源速度导数

请参见动量源选项。

以下设置适用于流体区域。

初始条件选项

用于自定义单个区域的初始条件。

请参见设置特定区域的初始条件。

湍流源选项

在物理连续体中激活湍流模型时可用。

方法	对应的物理值节点
湍流源选项无指定环境	选择指定方法时：比耗散率源适用于 K-Omega 湍流模型。请参见 K-Omega 区域参考。湍动能源适用于 K-Omega 和 K-Epsilon 湍流模型。湍流耗散率源适用于 K-Epsilon 湍流模型。湍流耗散率源导数适用于 K-Epsilon 湍流模型。湍动能源导数适用于 K-Epsilon 湍流模型。请参见 K-Epsilon 区域参考。选择环境方法时：环境湍流指定

方法

对应的物理值节点

湍流源选项

无
指定
环境

选择指定方法时：

比耗散率源

适用于 K-Omega 湍流模型。

请参见 K-Omega 区域参考。

湍动能源

适用于 K-Omega 和 K-Epsilon 湍流模型。

湍流耗散率源

适用于 K-Epsilon 湍流模型。

湍流耗散率源导数

适用于 K-Epsilon 湍流模型。

湍动能源导数

适用于 K-Epsilon 湍流模型。

请参见 K-Epsilon 区域参考。

选择环境方法时：

环境湍流指定

体积分数源选项

方法	对应的物理值节点
相源项激活时，将启用用户指定的体积分数源。	体积分数源体积分数源压力导数体积分数源体积分数导数

场函数

激活混合多相流 (MMP) 模型时，以下场函数变为可用：

[相]的绝对总压力

以恒熵方式使流在绝对运动框架中静止产生的压力，定义为

P_{t, a b s}^{i} = p_{t, i} + p_{r e f}

，其中，

p_{t, i}

和

p_{r e f}

分别为每相的总压力和参考压力。

[相]的总压力

绝对总压力减去定义的参考压力。将指定每个相的总压力。

对于不可压缩的流体：

p_{t,i} = p + \frac{1}{2} ρ_{i} {v_{r e l, i}}^{2}

对于可压缩流体：

H_{t, r e l}^{i} = H (T_{0}, p_{t, i})

且

s (T_{0}, p_{t, i}) = s (T, p)

其中

$p$ 为混合物压力
$ρ_{i}$ 为相 i 的密度
$v_{r e l, i}$ 为相 i 的相对速度
$H_{t, r e l}^{i}$ 相 i 的相对总焓
$H (T, p)$ 温度为 T 且压力为 p 时的焓
$s (T, p)$ 温度为 T 且压力为 p 时的熵。

[相]的总温

通过使流体静止获得的温度。将使用所考虑相的状态方程指定每个相的总温度。

对于不可压缩的流体：

H_{t, r e l}^{i} = H (T_{t, i}, p_{t, i})

对于可压缩流体：

H_{t, r e l}^{i} = H (T_{t, i}, p_{0})

且

s (T_{t, i} {, p}_{0}) = s (T, p)

其中

$T$ 为混合物温度
$T_{t, i}$ 相 i 的相对总温度
$H_{t, r e l}^{i}$ 相 i 的相对总焓

[相] 的质量流率

单位时间流经边界面的特定相的质量。

k g / s

在此对流中，正质量流率表示流出。

[相] 的质量通量

单位时间内从单位面积流经边界面的特定相的质量。此值具有方向，正质量通量表示流入。

[相] 的质量失衡

任何网格单元中的质量失衡，该值定义为每个网格单元的

\sum_{f} {\dot{m}}_{f}

。

速度发散失衡

体积通量失衡，等同于基于质量通量的模型的质量失衡。