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STAR CCM+中的多相流模型

STAR CCM+中包含丰富的多相流模型,认清它们各自适用的场合非常重要。


多相流与多组分流不同,通常认为多组分流指的是不同组分在分子级别上的混合,这些组分具有相同的对流速度。而多相流则为不同相在宏观级别上的混合,这些相具有不同的对流速度。


一般来讲,多相流可以分为两大类:

(1)分散流。如气泡、液滴以及粒子流动。

(2)分层流。如自由表面流、管道中的环膜流等。


STAR CCM+中使用不同的多相流模型解决不同类别的多相流动,这些模型包括:


(1)Lagrangian Multiphase Model(LMP模型):传说中的拉格朗日多相流,亦即我们常说的离散相模型(DPM)。该模型求解粒子包穿越计算域时的运动方程。该模型是为由相对体积较小的离散粒子、液滴或气泡组成的系统而准备的。其适用于离散相与物理边界的相互作用非常重要的场合。


(2)Fluid Film Model:液膜模型,该模型使用边界层近似以及对速度与温度沿液膜深度的分布进行假定而用于预测壁面液膜的动态特征。


(3)Discrete Element Model(DEM模型):离散元模型。该模型可以看作是拉格朗日模型的扩展。与拉格朗日模型的区别在于,此模型不再利用粒子包,而是使用一个个的粒子,因此能够显式的考虑粒子间的相互接触力。


(4)Eulerian Multiphase Mixture model:欧拉混合模型。该模型对应着Fluent中的Mixture模型。为欧拉模型的简化版,其计算开销较小。此模型适合于模拟悬浮状多相流动。在该模型中,通过假定悬浮相为均匀单相系统从而使计算开销降低。


(5)Eulerian Segregated Flow Model(EMP模型):欧拉分离流模型。该模型即为常规的欧拉多相流模型。次模型求解每一相的质量、动量及能量方程。该模型提供了相间相互作用模型,可以用于考虑相间界面上相间的相互作用。


(6)Dispersed Multiphase Model(DMP模型):分散多相流模型。该模型模拟分散相的欧拉行为。DMP模型可以与拉格朗日多相流模型(LMP)及欧拉分离流模型(EMP)联合使用。DMP模型与VOF模型能够在同一仿真中同时被激活。


(7)Volume of Fluid Model(VOF模型):此模型用于系统中包含两个或多个互不相溶的相。系统中每一相构成一个较大的结构(典型的如自由表面流)。这一方法捕捉相间分界面的运动,常常用于海洋工程。