多相流体建模
Simcenter STAR-CCM+ 支持多种类型的多相模型，它们有各自的工作流程。本节帮助确定适合于期望模拟的多相分析类型的模型选择。
多相流体 章节提供每个可用多相模型的概述及其常规应用。其中一些模型还可用于不同的组合，以满足不同类型的多相处理。
对多相流体建模：- 根据模拟要求准备所需的几何、区域和交界面。
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生成高质量网格以表示多相体。
建议通过在几何的重要面积或体积中提高分辨率来细化网格。
例如：- 细化自由表面及其周围的网格。
- 细化射流及其周围的网格。
- 在窄小的体积中创建较高分辨率的网格。
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根据要建模的多相流态以及模拟的其他要求，确定最适合的多相流模型，并按照各工作流程中的步骤：
可用流态 多相流模型 低体积分数离散相的液滴、气泡和固体颗粒的离散流。 - 离散多相流 (DMP)
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如果只关注离散的相，并且与背景流体的相互作用不是主要目标，使用离散多相流 (DMP) 模型。该轻量级模型求解叠加在求解上的离散相。只要可能，它可以用于避免使用 LMP 模型所需的大量粒子束。仅连续相影响离散相的单向耦合是 Simcenter STAR-CCM+ 中的默认设置。（可选）可以激活双向耦合，以考虑离散相对连续相的影响。
此类流的示例是翼型结冰应用，其中背景空气影响机翼中的水滴，但是水滴对空气没有任何影响。
请参见离散多相流建模。
气泡、液滴和固体颗粒的离散流。 - 欧拉多相流 (EMP)
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如果相应该根据小于待求解的长度尺度的长度尺度进行混合，并且可在流体域中的任何位置共存，则使用欧拉多相流 (EMP) 以及连续-离散拓扑相间相互作用模型。
在欧拉多相流 (EMP) 模型中，每个不同的相都有自己的一组守恒方程。假定关注的是流体的时间平均行为而非瞬时行为。使用具有连续-离散拓扑的 EMP 模型，还可以捕获交界面和近壁面上的相变、晶体增长、乳浊液、悬浮液、颗粒尺寸分布。
请参见欧拉多相流建模。
离散流和分层流的共存和互换 - 欧拉多相流 (EMP)
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在模拟中，如果有可能在同一域中存在局部离散流和分层流，则使用欧拉多相流 (EMP) 及多流态拓扑相间相互作用模型
多流态相间相互作用模型依赖于根据局部流态自适应地使用适当的封闭。它还依赖于其他的大尺度交界面建模，如湍流阻尼、表面张力和夹带建模。
请参见欧拉多相流建模。
表面上的分层薄液膜流。 - 液膜
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如果相预期为固体边界上的薄膜，此时液膜和周围环境之间可能发生复杂的相互作用，使用液膜模型。该模型适用于流体碰撞、波剥离、重力驱动流和剪切流。
对表面上的液膜建模需要定义连续背景流体。可以使用具有关联流体材料的单相或多相流模型在物理连续体中定义该背景流体。Simcenter STAR-CCM+ 使用壳区域作为液膜从中流动的空间。
请参见液膜流建模。
液体或气体液滴中气泡混合物的离散流。
- 混合多相流 (MMP)
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如果可以通过一组加权物理属性对多相混合物进行建模，则使用混合多相 (MMP) 模型。
混合多相 (MMP) 模型将质量、动量和能量均视为混合物物理量，而不是相物理量。Simcenter STAR-CCM+ 将混合物的传输方程作为整体进行求解，而非针对每个相单独进行求解。还可以对相变建模。相比单独模拟每个相的模型，此模型的计算效率更高。
请参见混合多相流建模。
同一材料中两个热力学相的离散流。 - 两相热力学平衡
- 如果混合相是同一物质的两个相，例如热平衡状态的水和蒸汽，使用两相热力学平衡模型。该模型假设混合为均匀单相系统，从而提高模拟的计算效率。
分层流（自由表面）。 - 流体体积 (VOF)
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如果每个相均构成较大结构，并且相之间存在相对较小的总接触面积，则使用流体体积 (VOF) 模型。此模型用于求解涉及不混溶流体混合物、自由表面和相接触时间的问题。此类模拟中不需要额外对相间相互作用进行建模，并且所有相共用速度、压力和温度场的模型假设将成为离散化误差。
水箱中晃动的流体（其中自由表面始终保持平滑）是此类流体的典型示例。
请参见流体体积流建模。
固体颗粒的离散流。 - 离散元法 (DEM)
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如果您关注对通常构成许多相互作用离散对象的固体/颗粒材料的相建模，其中颗粒形状和碰撞行为很重要，则使用离散元方法 (DEM) 模型。该模型是 LMP 方法的扩展，可用于对大量不同尺寸和形状的密集填充颗粒的行为建模。DEM 可应用于带体网格或不带体网格的区域。
请参见 DEM 工作流程。
低体积分数颗粒的离散颗粒（气泡、液滴、固体颗粒）的离散流。 - 拉格朗日多相流 (LMP)
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如果颗粒与连续相的相互作用（而不是彼此之间的相互作用）主导运动，并且离散相为稀释状态，使用拉格朗日多相流 (LMP) 模型。该模型适用于离散相的体积分数相对较小、与固体边界的相互作用非常重要的情况。运动方程对代表性粒子束求解，每个粒子束表示许多物理液滴或颗粒。LMP 模拟中可以选择与背景流体（物理连续体）单向或双向耦合。
SCR 或喷涂是可使用 LMP 模型的很好的示例。
请参见拉格朗日多相流建模。
分析液相行为而气相可以忽略时的快速和动态自由表面流。 - 平滑颗粒流体动力学 (SPH)
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如果想要模拟高度动态的自由表面流，并适应不断变化的几何，则使用平滑颗粒流体动力学 (SPH) 模型。SPH 的无网格方法支持动态调整其颗粒分布，而不受固定网格的限制。
SPH 模型使用相模型来定义按流速移动并与设定半径范围内的相邻颗粒相互作用的流体（液体）颗粒。不为气（空气）相分配颗粒。
请参见平滑颗粒流体动力学流建模。