多相流动的模式

气-液或者液-液两相流
气-液或者液-液两相流
液固两相流

泥浆流：流体中的颗粒输运。液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。在泥浆流中，Stokes 数通常小于1。当Stokes数大于1 时，流动成为流化（fluidization）了的液-固流动。
水力输运：在连续流体中密布着固体颗粒。
沉降运动

三相流 (上面各种情况的组合)

多相流模型的分类

描述两相流的两种方法：欧拉-欧拉法和欧拉-拉格朗日法，简称欧拉法和拉格朗日法。欧拉法即为两相流模型，拉格朗日法即为离散相模型。

欧拉方法（两相流模型）

欧拉法着眼于空间的点，基本思想是考察空间一个点上的物理量及其变化。在欧拉方法中，FLUENT将不同的相被处理成互相贯穿的连续介质。各相的体积率是时间和空间的连续函数，其体积分率之等于1。欧拉法中两相流模型包括:
VOF(the volume of fluid)模型
- 适用范围 : 处理没有相互穿插的多相流问题。
- 优点：用体积率函数表示流体自由面的位置和流体所占的体积，内存占用小，简单高效。
- 局限性：不能存在无流体流动的区域；只允许一相流体可压缩；很难对具有混合物料和反应存在的流动进行模拟；相间存在较大速度差时，界面的速度精度会受到很大的影响。
混合模型 (Mixture Model)
- 适用范围：一种简化的两（多）相流模型，用混合特性参数描述的两相流场的场方程组。假定短空间尺度上局部的相之间的耦合很强，使用单流体方程用于模拟各相有不同速度的两（多）相流。同时也用于模拟有强烈耦合的各向同性流动和各相以相同速度运动的两（多）相流。
- 典型应用：低负载的例子负载流，沉降，气相容很低的泡状流，没有离散相相对速度的均匀多相流。
- 缺点：界面特性包括不全，扩散和脉动特性难于处理。
欧拉一欧拉模型 (Eulerian Model)
- 适用范围：欧拉-欧拉模型是多相流中最复杂的多相流模型，称为双流体模型。连续相与分散相视为连续的一体，欧拉-欧拉模型对每一相都建立动量方程和连续性方程，通过压力和相间交换系数的耦合来计算求解。
- 典型应用：颗粒悬浮等的模拟。
- 特点：
  - 欧拉模型指的是欧拉—欧拉模型；
  - 把颗粒和气体看成两种流体，空间各点都有这两种流体各自不同的速度、温度和密度，这些流体其存在同一空间并相互渗透，但各有不同的体积分数，相互间有滑移；
  - 颗粒群与气体有相互作用，并且颗粒与颗粒之间相互作用，颗粒群紊流输运取决于与气相间的相互作用而不是颗粒间的相互作用；
  - 各颗粒相在空间中有连续的速度、温度及体积分数分布。

拉格朗日方法（离散相模型，即DPM模型）

离散相模型，DPM（Discrete Phase Model)。拉格朗日法从流体质点出发，跟踪每个流体质点在流动过程中的运动全过程，记录质点在每一时刻、每一位置的各个物理量及变化。拉格朗日方法将主体相视为连续相，稀疏相视为离散颗粒，主体相用欧拉法，离散相利用拉格朗日法进行粒子跟踪，组成所谓的欧拉-拉格朗日模型。此模型要求离散相体积含量不能超过15%，离散相和主体相都有自己的压力、粘度等参数，并能在拉格朗日坐标系中考察离散相颗粒的运动轨迹。该模型避免了应用大量的经验关系，又避免了离散相数值解的扩散问题，代价是计算量庞大，但是相对欧拉模型来讲，精度要更高一点。

适用范围：离散相模型能更准确地模拟气-固两相流动，能更好地追踪固体颗粒、气泡、液滴在连续相中运动轨迹。
优点：模拟流场中地离散相使用方便，模拟思路清晰，计算中可以对颗粒运动轨迹进行跟踪，结果直观。
缺点：计算结果无法得到离散相各种场图，给结果分析造成很大不便。

如何选择合适的多相流模型？

VOF模型适合于分层流动或自由表面流；
Mixture和Eulerian模型适合于流动中有混合或分离，或者离散相的体积份额超过10%－12％的情况。
DPM模型忽略了两相流颗粒之间地相互作用，以及颗粒相对连续相流动产生地影响，因此决定了两相流中颗粒相的体积分数不能太高，通常体积分数要小于10%~20%，但对质量分数并没有什么要求。

选择基本原则

Case	Model	Else
体积率< 10% 地气泡、液滴、粒子负载流动	离散相模型	混合物模型或欧拉模型
活塞流、分层流/自由面流动	VOF
泥浆流、水力输运、流动中有相混合或分离	混合物模型或欧拉模型
沉降	欧拉模型
多相流	根据最感兴趣地流动特征，选择合适模型（仅能对部分流动特征较好模拟）

Mixture模型和Eulerian模型的选择比较：

如果分散相有着宽广的分布，mixture 模型是最可取的。如果分散相只集中在区域的一部分，你应当使用Eulerian 模型。
如果应用于你的系统的相间曳力规律是可利用的（either within FLUENT or through a user-defined function），Eulerian 模型通常比mixture 模型能给出更精确的结果。如果相间的曳力规律不知道或者它们应用于你的系统是有疑问的，
mixture 模型可能是更好的选择。
如果你想解一个需要计算付出较少的简单的问题，mixture 模型可能是更好的选择，因为它比Eulerian 模型要少解一部分方程。如果精度比计算付出更重要，Eulerian 模型是更好的选择。但是请记住，复杂的Eulerian 模型比mixture 模型的计算稳定性要差。

Eulerian 模型的概述和局限性

在 FLUENT 中的可以模拟多相分离流，及相间的相互作用。相可以是液体、气体、固体的几乎是任意的联合。Eulerian 处理用于每一相，相比之下，Eulerian-Lagrangian 处理用于离散相模型。
采用Eulerian 模型，第二相的数量仅仅因为内存要求和收敛行为而受到限制。只要有足够的内存，任何数量的第二相都可以模拟。然而，对于复杂的多相流流动，你会发现你的解由于收敛性而受到限制。
FLUENT 中的Eulerian 多相流模型不同于FLUENT4 中的Eluerian 模型，在FLUENT4中液-液和液-固（granular）多相流动没有全局的差别。颗粒流是一种简单的流动，它涉及到至少有一相被指定为颗粒相。

Tips

一旦你决定了欧拉多相流模型适合你的问题，你应当考虑求解你的多相流问题的需求计算能力。要求的计算能力很强的依赖于所求解的输运方程的个数和耦合程度。对欧拉多相流模型，有大数量的高度耦合的输运方程，计算的耗费将很高，在设置你的问题前，尽可能减少问题的statement 到最简化的可能形式。
在你开始第一次求解尝试，取而代之尽力去求解多相流动的所有的复杂方面，你可以以简单近似地开始并且知道问题定义的最终形式。简化多相流问题的一些建议列举如下：
（1）使用六面体或四边形网格（而不用四面体或三角形网格）。
（2）减少相的数目。

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