Fluent求解器——多相流模型

Fluent对于多相流问题提供了VOF、Mixture、Eulerian-Eulerian、DPM等模型，其中：

VOF主要用于相界面的追踪；
Mixture和Eulerian-Eulerian模型主要用于相间存在相互渗透现象的模拟。如：液体中存在气泡，气体中存在液滴；
DPM模型主要用于稀疏颗粒、液滴、气泡的轨迹追踪；
PBM模型用于模拟颗粒群问题。

一、主相和次相

主相：通常可以认为是连续介质，在流动区域中占主要部分主相也称基础相。
次相：可以认为是分散在主相中的相在多相流中，除主相外的所有材料均为次相。可以有多种不同尺寸的颗粒次相。次相有时也称为从属相。

二、多相流模型

多相流模型的分类
	VOF模型	Mixture模型	欧拉模型
适用范围	弹状流、活塞流、分层流、自由表面流	气力输运、均匀流	颗粒流、流化床、沉降模拟
适用范围		气泡流、液滴流、存在相混合及分散体积分数超过10%的粒子负载流、泥浆流、水力运输
对比		分散项分布很广	分散相只集中于区域的某一部分
		相间曳力规则不可利用	相间曳力规则可利用
		计算量小、稳定性好	精度高

1、VOF模型（Volume of Fluid）

VOF模型主要用于跟踪两种或多种不相容流体的界面位置，不考虑不同相的物质交换。使用时需要定义表面张力。主要在以下几类问题中应用：分层流、自由液面流动、晃动、带气泡液体的流动、溃坝等。

VOF模型的一些限制：只能用于压力基求解，不能用于密度基；计算域内必须充满某种流体，不允许有不定义区域。

库朗数：在做VOF多相流瞬态计算时，需要通过观测Cell Courant Number云图来控制适合的时间步长。一般而言，开始计算时设置较小的时间步长计算，观察残差图待计算稳定后再逐步增加时间步长以提高计算速度。

当 Courant Number<1 时，时间步长较小，所需计算时间很长但数值稳定性好。

当1<Courant Number<5 时，数值稳定性较好，所需计算时间有所减少。

当 Courant Number>10 时，残差图居高不下，计算容易发散。

2、Mixture模型（混合模型）

Mixture模型是一种简化的多相流模型，比VOF多考虑了质量交换。主要在以下几类问题中应用：低负载的粒子负载流、气泡流、沉降、旋风分离器等。

Mixture模型的限制：只能用于压力基求解，不能用于密度基；不能模拟凝固和融化；无法用于无粘计算；壁面壳传导模型不能与Mixture同时使用。

3、欧拉模型（Eulerian）

欧拉模型是最复杂的多相流模型，可应用于各种场合；主要在以下几类问题中应用：气泡柱、上浮、颗粒悬浮、流化床等。

欧拉模型的限制：不能用于无粘流动；不能模拟凝固和融化；粒子追踪只与主相相互作用；雷诺应力湍流模型无法在每一相上使用；

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