CFX多相流操作手册

简介：
《CFX多相流操作手册》是一份详尽指导用户如何使用ANSYS CFX软件进行复杂多相流动模拟的文档。涵盖了从基础设置到高级应用的所有步骤，帮助工程师和研究人员深入理解和分析各种工业场景下的多相流动问题。 ### CFX多相流操作指南知识点详述 #### 一、多相流基本概念 - **多相流定义**：多相流是指在一个系统中同时存在两种或两种以上不同的流体相，每种流体相都有自己的流场参数（如速度、压力、温度和密度等）。由于这些不同相的存在，使得多相流动表现出复杂的行为特性。 - **“相”的概念**：“相”在多相流中的定义是指具有相同物理特性的流体质点集合。一个特定的相可以由同一种物质的不同状态组成，也可以是由不同的物质混合而成。 - **多相流宏观与微观尺度**：从宏观角度看，不同流体可以在较大区域内混合（即混合长度远小于计算网格尺寸），而从微观角度（分子级别）来看，则可以通过定义质量分数的方法来模拟各种成分的分布情况。 #### 二、CFX 5.7中的多相流模型 - **欧拉-欧拉多相流模型**：这是一种常用的数值方法，通过求解每个相的连续性和动量方程来描述和预测多相流动的行为特征。此方法尤其适合于模拟那些具有明显分离现象的情况（例如水中含有不同大小气泡时）。 - **连续-离散相**：在这种情况下，一种流体以连续的形式存在，而另一种则以分散的状态出现（如颗粒、气泡或液滴）。这种模型可以处理高密度比的流动情况，并能较好地模拟两相之间的滑移速度问题。常见应用包括气泡流和流化床。 - **连续-连续相**：两相均为连续形式存在，例如自由表面流动（浇注过程、大坝裂口、油箱加油等）、容器内液面晃动以及明渠水流等情况。 - **拉格朗日颗粒跟踪模型**：适用于模拟颗粒直径分布复杂的多相流现象，并能更准确地捕捉到颗粒的运动轨迹和相互作用力。 - **沸腾与气蚀等相变模型**：用于研究涉及复杂物理变化的现象，如沸腾、气蚀等。 #### 三、相间的相互作用 - **动量传递**：主要由滑移速度引起的阻力所导致。 - **质量传递**：由于浓度差异引起，例如当两种流体混合时会发生物质转移现象。 - **能量传递**：通过温度差引发的热交换过程实现不同相之间的热量传输。 #### 四、欧拉-欧拉多相流模型详解 - **控制体积假设**：所有相在同一空间内共存，并且每种相的空间占据量用体积分数表示。 - **相间耦合机制**：通过能量、动量和质量传递来实现不同相之间的相互作用，这些传输过程通常基于经验公式进行建模。 - **动量传输机制**：在连续-离散两相流中，主要考虑对分散相（如颗粒或气泡）的作用力。包括阻力、升力、虚拟质量力等在内的多种力效应，并且其中的阻力是决定性因素之一，它由滑移速度、连续相物理性质以及接触面积等因素共同影响。 #### 五、案例分析 - **气泡流案例**：例如汽水中的气泡，在穿过液体时由于两者的运动差异产生动量传递现象。具体表现为气泡因阻力而减速，同时推动周围液体加速流动。为了精确求解两个相的动量方程，需要提供描述相互作用力的经验公式。 通过上述分析可以看出，CFX软件在多相流仿真方面提供了丰富的模型和工具支持，能够满足各种复杂情况下的研究需求，对于工程师和技术人员而言具有重要的参考价值。