多相流

多相流

多相流

流体仿真可能包括多相流,如沸腾、空穴现象、分散多相流、非混相流和微粒流。CFD 提供了极为广泛的复杂湍流和物理模型,可以精确仿真十分棘手的工程挑战,让用户自信地预测产品性能。

许多流体仿真都包括多相流。无论是设计需要防止结冰的超快速运输、开展血液酶测试、交付并熔化用于增材制造的稀有金属粉末化合物,还是设计过滤系统以在偏远地区提供清洁的饮用水,这都是在解决多相问题。

在我们不断突破创新以改进产品和流程的过程中,我们需要更好地了解液体、固体和气体之间的相互作用。这些不同的多相挑战需要采用不同的建模方法。我们的客户已经使用CFD 长达 40 余年,并实现了十分广泛的精确多相模型,同时还可自信地预测其产品性能。要真正了解您的产品,您必须正确地进行多相仿真。

所有用户均可获得出色的多相仿真结果

借助 Fluent 的简化工作流程,新手和专家均能设置复杂的多相仿真。单个选项卡式窗格将多相设置整理为逻辑型分步流程,因而可节省时间。在基准气液管流仿真中,该设置可将速度提升 25%,无需访问软件上的 17 个分散位置。

Fluent AIAD 模型可以对复杂的多相流型过渡进行精确仿真

连续分层流和分散流之间的过渡通常难以建模。这类过程经常出现在核反应堆、油气管道、蒸汽发生器、制冷设备、回流冷凝器、填充柱和热管中。

Fluent 的代数界面密度 (AIAD) 模型考虑了沿界面方向阻力与界面面积的差异,具体视流体形态而定。可以添加第三相来获取传质机制,以便将连续相分裂成分散相(通过夹带),而后将分散相聚结为连续液相(通过吸收),进而实现更高的精确度。

与群体平衡模型结合后,AIAD 模型可提供泡沫或液滴的液滴尺寸分布详情。这种结合非常适用于安全关键型应用,包括压水核反应堆中的冷却剂损失情况。Fluent 模型考虑了与自由表面上的界面不稳定因素相关的次网格尺度湍流,以便更准确地预测逆流流动限制或溢流,防止其阻碍有效冷却。

为什么浅容器中会发生晃动

为了避免严重的负载不稳定性,工程师们通常会面临严格的设计要求,以控制油罐卡车或火箭等移动容器中的液体晃动情况。在这些应用中,设计师通常会插入内部挡板或类似结构来阻止液体的流动。其他涉及晃动液体的应用包括海港设计或长波海啸波的研究。在所有这些情况下,仿真在预测晃动和评估解决问题的方法中起着关键作用。

举例而言,当我们携带一个装满水的狗碗时,碗中的水容易从一边向另一边倾斜并且会频繁从碗中溢出。这项自由表面流的多相仿真表明,这种行为的发生是因为碗的第一阶晃动模式大致为 2 Hz,也即能够激起这种非所需共振的一般人类步进频率。我们对一杯水再次进行了分析,结果表明其第一阶晃动模式为 4 Hz,这也就是水杯比碗更不易溢出液体的原因。在这些仿真中,结构墙被认为是刚性的。工程师还可以使用 软件中的流体-结构交互(链接到 FSI 应用程序页面)功能来研究弹性容器(如反应堆容器结构)中的晃动。