体积分数(以及
)的输运方程通过分离 EMP 流求解器(而非 S-Gamma 方法)进行求解。如果不需要尺寸分布的完整详细信息,可以只对
进行求解。这称为单方程模式。在双方程模式下,同时求解
和
的方程。
S-Gamma 模型适用于正在建模尺寸分布的特定相的离散区域。为了在相可以局部离散或连续的情况下启用 S-Gamma 建模,将相 k 的离散相分数定义
。
对于欧拉连续-离散拓扑,相随处离散,因此
,这会产生
。对于多流态拓扑,相可以局部连续或离散,
。然后,根据混合加权函数计算离散相分数 k,如相间相互作用拓扑中所述。
从
假设可推出,S-Gamma 模型控制方程写法如下。
- 零阶矩传输方程(颗粒数密度)
-
的瞬时传输方程由 [505]、[507] 给出:
(2185)
其中:
-
为通过多相速度求解器计算得出的离散相速度
-
为表示破碎效应的源项
-
为表示聚结效应的源项
-
为表示溶解(负贡献)的源项。此源项将引入
传输方程,以确保有限颗粒消失率。当表面增长相间质量传递率
时,颗粒增长及其数密度不受质量传递的影响。但是,对于
,某些颗粒的直径会减小,直到最终因溶解而消失。溶解率
建模如下:
(2186)
Eqn. (2185) 的雷诺平均得出:
(2187)
对于任何标量
(例如,温度、浓度、湍动能),雷诺平均通量建模为:
(2188)
其中,
为湍流扩散系数,该系数根据湍流粘度、密度和湍流普朗特数计算如下:
(2189)
将
重写为
,
的雷诺平均传输方程获取方式如下:
(2190)
- 二阶矩传输方程
对于
,Wei 和 Morel [569] 给出离散相的交界面面积
方程,形式如下:
(2191)
和
分别表示因破碎和聚结而产生的面源,而
表示因相间质量传递而产生的面源。右侧的最后一项表示交界面面积上的可变密度效应。通过乘以
,执行某些代数运算,最后除以
,从而转换为
,可以看出
的传输方程为:
(2192)
为表示成核速率的源项。此源将引入
传输方程,以表示成核产生的总颗粒面积的增长(仅为正贡献)。
- 成核速率
定义为:
(2193) 其中,
为核的直径。传输方程的雷诺平均版本定义为:
(2194) 因质量传递而产生的 S-Gamma 源项为:
(2195) 但是
,因此相间质量通量
给定为:
(2196) 组合使用 Eqn. (2195) 与 Eqn. (2196) 可得到:
(2197)