多成分流体：稀释管中的稳态流
多组分流动由在分子水平混合的化学组分构成，并具有相同的速度和温度。通过 Simcenter STAR-CCM+，可在单个物理连续体中对多成分流建模。
在本教程中，空气和甲烷气体的恒定流分别以 5 m/s 和 10 m/s 速度流入简化稀释管。流体是湍流，可压缩。对于这种情况，稳定流假设是简化 - 没有获取真正的流体行为。
- 启动 Simcenter STAR-CCM+，然后从已下载教程文件的 foundationTutorials 文件夹加载 foundationTutorial_dilutionPipe_Start.sim。
- 将模拟另存为 foundationTutorial_dilutionPipe_Steady.sim
- 右键单击 节点，并选择选择模型
物理模型选择对话框仅显示适用于已选择的选项，从而引导您完成模型选择过程。
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按顺序选择以下模型：
组合框 模型 材料 多组分气体 反应项 非反应 流体 分离流 梯度（自动选择） 分离组分（自动选择） 状态方程 理想气体 能量 分离流体温度 时间 定常 粘性项 湍流 雷诺平均纳维－斯托克斯（自动选择） 雷诺平均湍流 K-Epsilon 湍流 壁面距离（自动选择） 两层全 y+ 壁面处理（自动选择） 可实现的 K-Epsilon 两层模型（自动选择） - 单击关闭。
现在为两个流体组分分配材料属性。对于空气，则使用 Simcenter STAR-CCM+ 提供的默认属性。对于甲烷，指定分子粘度为 1.175E-5 Pa-s，分子量为 16kg/kmol，比热为 2230J/kg-K，热导率为 0.038W/m-K。气体混合物密度用理想气体法计算。
- 在 中，右键单击节点，并选择。
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在选择混合物组分对话框内，展开，和节点以显示可用气体组分。选择组分空气和CH4（甲烷），然后单击应用和关闭。
- 选择节点，并将方法设为质量加权混合。
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打开节点，并设置以下值：
节点 属性 值 值 1.175E-5 Pa-s 值 16 kg/kmol 值 2230 J/kg-K 值 0.038 W/m-K
作为整体的混合物的材料属性，在下，根据单独组分的属性和比例计算，并使用以下方法：
| 属性 | 方法 |
|---|---|
| 动力粘度 | 质量加权混合 |
| 分子扩散率 | 施密特数 |
| 分子量 | 混合 |
| 比热 | 质量加权混合 |
| 导热率 | 质量加权混合 |
| 湍流普朗特数 | 常数 |
| 湍流施密特数 | 常数 |
设置稀释管内的初始条件
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选择节点，并点击值属性的
（自定义编辑器）。
- 在组分质量分数 - 值对话框中，输入空气质量分数 1.0，然后单击确定。
- 选择静态温度节点，然后将值更改为 293.0 K。
指定两个入口的边界条件和压力边界。甲烷通过内部入口进入管道，而空气通过外环进入。
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打开节点，并设置以下边界条件：
节点 属性 值 值 空气 = 0.0，CH4 = 1.0 值 323.0 K 值 0.1 值 100 值 10 m/s
定义空气入口的条件。
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打开节点，并设置以下边界条件：
节点 属性 值 值 空气 = 1.0，CH4 = 0.0 值 293.0 K 值 0.1 值 40 值 5 m/s
必须给压力边界分配类似值。这些值仅适用于发生回流的网格单元面。
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编辑节点，并设置以下边界条件：
节点 属性 值 组分质量分数 值 空气 = 1.0，CH4 = 0.0 静态温度 值 308.0 K 湍流强度 值 0.1 湍流粘度比 值 40
默认压力值适合本教程。
运行 300 次迭代计算，这将足以获得大致的稳态求解。实际上，流包含穿过孔口的冲击射流，因此不太可能表现出真正的稳定行为。
- 选择节点，然后将最大步数设置为 500。
- 保存模拟。
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单击顶部工具栏中的
（运行）。
自动创建残差屏幕并显示求解器进程。 - 在运行结束时保存模拟。