融化-凝固模型参考

融化-凝固模型模拟纯物质和合金的融化与凝固过程。可以在模拟中包括可选流体阻力模型,当固相体积分数超过指定的值时停止流体。

1. 融化-凝固模型参考
理论 请参见融化与凝固
提供方式 [相名称] > 模型 > 可选模型
节点路径示例 [相名称] > 模型 > 融化-凝固
要求

在物理连续体中:

  • 材料多相
  • 多相流模型流体体积 (VOF)
  • 可选模型分离多相温度

在欧拉相中:

  • 材料液体
  • 可选模型“融化-凝固”
属性

请参见融化-凝固属性

激活 物理模型

相模型选择对话框的可选模型组中进行选择:浆料粘度两相区渗透率

物理模型选择对话框的可选模型组中进行选择:融化-凝固流体停止

选择融化-凝固流体停止时,流体停止质量补偿模型可用。

请参见融化-凝固物理模型

材料

分数固相曲线

融合潜热

液相线温度

固相线温度

选择融化-凝固流体停止时:

流动性阈值

请参见材料属性

参考值

最小允许温度

最大允许温度

请参见参考值

区域设置

选择融化-凝固流体停止时:

流体停止选项

流体停止固体分数

请参见区域设置

场函数 请参见场函数

融化-凝固属性

线性化融化
激活时,潜热导致的源项进行线性化。默认情况下,将停用此选项。
亚松弛因子
控制每次迭代的新计算的求解取代旧求解的范围。

融化-凝固物理模型

激活融化-凝固模型时,以下模型在物理模型选择对话框中的可选模型下变为可用:

“融化-凝固”流体停止

当不可流动相的累积体积分数超过指定的流体停止固体分数时,停止网格单元的流体流。为了阻止已停止网格单元旁的非停止网格单元中的流体挠度,已停止网格单元旁的非停止网格单元的面网格面积加权的平均静压力应用于已停止网格单元。

激活融化-凝固流体停止模型时,以下模型在物理模型选择对话框中的可选模型下变为可用:

流体停止质量补偿

对于所有相和混合物,无论状态方程如何,此模型均可使停止网格单元中的密度保持恒定。

当流体停止功能与可压缩状态方程(多项式密度或用户自定义的 EOS)组合使用时,通过网格单元面的通量无法补偿已停止网格单元的密度更改。此效应导致相应网格单元的流体质量更改与密度更改成比例。在模拟时间期间,这一更改会对凝固相的总质量有显著影响。

材料属性

下列材料属性可用于每个相:

分数固相曲线
分数固相曲线定义相对固相体积分数随温度(和可压缩模拟的绝对压力)的变化。

可用的方法有多项式 (T)表 (T)表 (T,P)线性表 (T,P) 方法仅适用于可压缩情况。

当使用多项式 (T)表 (T)表 (T,P) 方法时,应指定绝对温度值。然后将固相线温度和液相线温度假设为指定的最小值和最大值。这两个温度必须超过在物理连续体的参考值中设置的最小允许温度。对于固相线温度,固相体积分数为 1;对于液相线温度,该分数为 0。

使用线性方法时,固相体积分数按照 Eqn. (2712) 指定,随固相线温度和液相线温度之间的温度线性变化。

融合潜热
特定融合潜热 是状态更改过程中物质释放或吸收的热量形式的能量。 h fusion
液相线温度
固相线温度

当材料温度介于固相线温度和液相线温度之间时,会发生融化与凝固。当材料温度高于液相线温度时,材料完全处于液体状态。当材料温度低于固相线温度时,材料完全处于固体状态。对于纯物质,固相线温度和液相线温度可以具有相同的值。

仅当分数固相曲线材料属性使用线性方法时,这些材料属性才可用。当使用其他方法时,固相线温度和液相线温度自动计算为针对各自方法提供的输入的下限和上限。

液相线温度和固相线温度必须介于物理连续体的参考值中设置的最小允许温度最大允许温度之间。

当使用线性分数固相曲线方法时,液相线温度必须大于或等于固相线温度。自动应用两者之间的最小差异 0.002 K。对于其他方法,液相线温度必须比固相线温度至少高 0.002 K。

这些值被指定为常数。

选择融化-凝固流体停止模型时,下列材料属性可用于每个相:

流动性阈值

定义液相无法流动(即,将该相的流体停止标志设为 1)时的相对固相体积分数。此阈值仅取决于材料。对于纯物质,默认值为 1.0。

但是,仅当不可流动相(即,流体停止标志设为 1 的相)的累积体积分数达到在相应区域中指定的流体停止固体分数时,网格单元中的流体流才会停止。

请参见停止流体

参考值

物理连续体的参考值为:

最小允许温度
最大允许温度

区域设置

选择融化-凝固流体停止模型时,下列设置可用于流体区域:

物理条件

流体停止选项
激活区域的融化-凝固流体停止模型。

物理值

流体停止固体分数

指定流体流在网格单元中停止时的固相体积分数。此值是纯几何属性。有效值为 0 到 1。仅当不可流动相的累积体积分数超过指定的分数时阻止网格单元的流体。

此设置是连续体的属性,因此它取决于所有存在的相。

场函数

以下场函数可用:

Flow Stop Flag(流体停止标志)
用于可视化流体停止网格单元。
Flow Stop Flag of [phase]([相] 的流体停止标志)
用于可视化相是否可流动。

当相的相对固相体积分数超过为流动性阈值属性指定的阈值时,该相的流体停止标志获取非零值。

请参见融化-凝固属性

Relative Solid Volume Fraction of [phase]([相] 的相对固相体积分数)
表示按 Eqn. (2712) 定义,多少相处于固态状态。

当为分离流求解器选择保留临时储存选项时,许多场函数变得可用。一些示例如下:

Ap Velocity(外显速度)Apparent Pressure Gradient(外显压力梯度)体力Density Limiter(密度限制器)Density Recon(密度重构)d(rho)/d(p)流动功能量源Pressure Limiter(压力限制器)Pressure Recon(压力重构)Pressure-Correction(压力校正)Rhie-Chow Unsteady Scale(Rhie-Chow 非稳态尺度)滑移速度Strain Rate Tensor Modulus(应变率张量模量)Velocity Divergence Imbalance(速度发散失衡)Velocity-X Correction(速度 X 校正)Vorticity Tensor Modulus(涡旋张量模量)X-Momentum Residual(X 动量残差)