欧拉多相流建模

如果预计以小于要求解的长度尺度的长度尺度混合相，并且它们可在流体域中的任何位置共存，则使用欧拉多相流 (EMP) 模型。在此模型中，每个不同的相都具有其自身的守恒方程组。假定关注的是流体的时间平均行为，而非瞬时行为。

欧拉多相流 (EMP)中的相可以是气体、液体或固体颗粒。每个相具有其自己的速度、能量和其他变量，以及自己的物理属性。可以定义相，然后定义相之间的相互作用。此定义包含适用于交界面面积、适用于相间质量、动量和能量传递率的模型。

要设置欧拉多相流 (EMP) 模拟，执行以下操作：

创建物理连续体并选择相应的模型。
  1. 右键单击连续体，然后单击新建 > 物理连续体。
    将添加 Physics 1(物理 1) 节点。
  2. 右键单击 Physics 1 > 模型，单击选择模型，然后在物理模型选择对话框中选择以下模型：

    组合框

    模型

    空间

    		 选择其中一个：

    • 轴对称

    • 三维（对于自适应网格为必需）

    • 二维

    时间

    		 选择其中一个：

    • 定常

    • 隐式非稳态

    材料
    选择其中一个：
    • 气体
    • 颗粒
    • 液体
    • 多成分气体
    • 多组分液体
    • 多组分颗粒
    多相

    多相交互作用（自动选定）
    多相流模型

    欧拉多相流 (EMP)

    请参见欧拉多相流 (EMP)模型参考

    梯度（自动选定）
    粘滞态 选择其中一个：

    • 层流

    • 湍流
    EMP 湍流（湍流所必需的）

    选择其中一个：

    • 混合湍流

      对混合湍流进行建模。当混合湍流同样很好地代表了两个相的湍流（例如在气泡流中）时，使用此方法。此方法在离散相体积分数非常低的情况下更稳健，因为求解离散相湍流可能会导致数值问题。

      注混合湍流与悬浮液流变、乳液流变和颗粒模型不兼容。

      请参见混合湍流建模。

    • 相湍流

      对各个相的湍流进行模型。当离散相的行为不同于连续相（如在液滴或颗粒流中）时，使用此方法。

      请参见相湍流建模。

    对于两个相的移动方向相反的逆流，建议使用相湍流而不是混合湍流。
    可选模型

    相耦合流体能量

    若要应用自动时间步控制，选择自适应时间步并设置“自适应时间步”求解器属性。

    请参见设置自适应时间步进。

    自适应网格 — 如果要局部细化网格并选择用户自定义细化准则，以在模拟运行时查询流体求解来控制求解置信度，则使用此模型。

    激活用户自定义网格自适应准则并指定适当的属性。

    请参见自适应网格细化。

    如果要对多孔介质进行建模，选择多孔介质。

    当要对多孔介质内的物理速度而非表观速度进行建模时，此模型适用。

    如果要对多孔介质内的表观速度建模，将区域类型设为多孔区域。

    请参见多孔介质模型和欧拉多相多孔模型参考。
  3. 选择模型 > 欧拉多相流 (EMP) 节点，然后设置体积分数对流和速度对流属性。
    请参见欧拉多相流 (EMP) 属性。
  4. 根据要建模的流态，执行以下某项操作：

    • 如果要对气泡和液滴流建模（在整个域中始终分散在另一个液相或气相中的一个液相或气相），则按照气泡和液滴流建模中所述的附加步骤操作。

    • 要对多流态（分层和离散两相流在域中共存）建模，按照多流态建模中的附加步骤操作。

    • 要对连续相为气体或液体且离散相包含固体颗粒的颗粒流体建模，则按照颗粒流体建模中的附加步骤操作。

指定每个相的初始条件，通常是速度和体积分数：
  1. 选择多相 > 欧拉相 > [相] > 初始条件节点，然后指定速度和体积分数值。
    对于多组分相，设置组分指定方法，然后指定相的每一组分的初始质量分数或摩尔分数。

    体积分数（和组分质量分数或摩尔分数（对于多组分相））总和应为 1.0。

    在以下情况下，Simcenter STAR-CCM+ 将自动标准化体积分数：

    • 体积分数总和大于 1.0。

    • 体积分数总和小于 1.0，但全部为非零值。

    请参见设置初始条件。

  2. 为每个相指定边界条件和值。
    请参见设置边界条件。
  3. 要指定区域条件和值，展开区域 > [区域] > 相条件 > [相] 节点，然后设置：

    • 能量源选项

    • 质量源选项

    • 动量源选项

    • 湍流源选项

    请参见区域设置。

  4. 设置求解器参数。

    亚松弛因子十分重要，通用于所有求解器。其他设置通常用于故障排除。

    请参见设置求解器参数。

  5. （可选）要评估模拟中的归一化相质量守恒误差，右键单击报告节点并选择新建 > 流/能量 > 归一化相质量守恒误差，选择要评估误差的相，然后创建相应的监视器和绘图。

    可以使用归一化相质量守恒误差来评估模拟收敛情况，或用作自适应停止准则的监视器来优化模拟运行时。有关更多信息，请参见标准化相质量守恒误差。

  6. 设置任何所需的报告、监视器、绘图和场景。

    例如，要确定相在边界上施加的力或力矩，可以创建监视器并绘制力 (EMP) 或力矩 (EMP) 报告。此外，可以监控每个相的体积分数。

  7. 运行模拟。