AMUSIG 相间相互作用模型系列参考

表 1. AMUSIG 相间相互作用模型系列参考
模型名称	相互作用长度尺度
	层流破碎
	层流聚结
	湍流破碎
	湍流聚结
理论	请参见 AMUSIG 破碎和聚结。
提供方式	[相间相互作用] > 模型 > 可选模型
节点路径示例	[相间相互作用] > 模型 > 湍流聚结
要求	这些模型组仅适用于连续-离散相的相间相互作用。离散相必须激活自适应多尺寸组模型。聚结和破碎模型的层流组需要在物理连续体中激活层流粘滞态。聚结和破碎模型的湍流组需要在物理连续体中激活湍流粘滞态。破碎和聚结相互作用至少需要两个尺寸组才能进行有意义的分析。但是，建议至少使用三个尺寸组。“尺寸组数”指定为自适应多尺寸组模型的属性。大多数模型还需要在相间相互作用中的“多相材料”下定义“表面张力”。
属性	破碎模型的关键属性：横坐标数请参见破碎模型。聚结模型没有属性。
激活	物理模型	层流破碎湍流破碎请参见破碎率模型。层流聚结湍流聚结请参见聚结模型。
	材料	表面张力请参见材料属性。
	场函数	请参见场函数。

相互作用长度尺度模型属性

指定用于相互作用区域和传递的长度尺度。可使用三种方法：

自适应多尺寸组直径: AMUSIG 运行的常用和默认方法。在多速运行中选择此选项时，每个尺寸组为曳力和其他相互作用模型自动使用自己的组直径。在单速运行中，将自动改用 Sauter 或表面平均直径。
常数和场函数: 这些选项对所有尺寸组应用相同的尺度。在多速运行中，其建模价值不大，但可用于 AMUSIG 模型的被动测试，而无需使用其他相间相互作用模型中的尺寸分布预测。

破碎模型

选择层流破碎模型或湍流破碎模型后，会自动选择多尺寸组破碎模型。此模型具有以下属性：

横坐标数: 任何破碎计算中使用的碎片颗粒尺寸分布子模型通用的离散化参数。横坐标数与组数无关。默认值为 3。可增加此值以匹配组数，但这对结果或性能影响不大。

破碎率模型

破碎过程建模分为两个部分：破碎率和碎片颗粒尺寸分布。首选模型组合如下：

层流破碎：剪切破碎率模型与破碎颗粒及子颗粒尺寸分布。
湍流破碎：Martinez-Bazan 或 Tsouris-Tavlarides 模型和其对应的碎片颗粒尺寸分布子模型。要对连续气体中的液滴破碎进行建模，使用 Kocamustafaogullari 模型。对于乳浊液形成（油包水），建议使用 Coulaloglou-Eskin 模型。

默认情况下，首选模型组合处于激活状态。但是，可以使用替代子模型组合，如下表中所述：

破碎率模型	可用的碎片颗粒尺寸分布子模型
剪切破碎率模型仅适用于层流破碎。模型属性：标定常数 Cg 此值为 Eqn. (2250) 中的 $C_{g}$ 。默认值为 1.0。模型子节点：临界毛细管数此值为 Eqn. (2251) 中的 ${C a}_{c r}$ 。默认值为 1.0。可以将此值指定为常数、场函数，或者使用幂次定律方法。后者将临界毛细管数定义为离散相和连续相之间的粘度比的函数，并提供以下属性：低粘度比率指数前因子：Eqn. (2249) 中的 $C_{1}$ 。高粘度比率指数前因子：Eqn. (2249) 中的 $C_{2}$ 。低粘度比率指数：Eqn. (2249) 中的 ${E X P}_{1}$ 。高粘度比率指数：Eqn. (2249) 中的 ${E X P}_{2}$ 。最大粘度比率：Eqn. (2249) 中的 $λ_{*}$ 。毛细管破碎概率控制 Eqn. (2250) 中的 $f$ 的定义。可使用下列方法： Coulaloglou 和 Eskin：按 Eqn. (2254) 公式定义 $f$ 。 Cristini：按 Eqn. (2252) 公式定义 $f$ 。 Tsouris 和 Tavlarides：按 Eqn. (2253) 公式定义 $f$ 。	碎片颗粒及附属子颗粒尺寸分布此模型基于破碎过程的物理观察结果：流体延伸父液滴，形成哑铃状，然后颈部破裂成小附属颗粒。此模型假设父液滴分割成两个相同尺寸的大碎片液滴和许多小附属颗粒。模型属性：破碎颗粒体积比碎片体积与父液滴体积之比。附属颗粒的尺寸分布均匀。默认值为：0.9。抛物线碎片颗粒尺寸分布可用于任何破碎模型的经验分布。模型属性：形状参数默认值为 1.5，对应于颗粒尺寸的最小标准偏差。值 1.0 提供均匀分布，而值 0.0 生成颗粒尺寸的最大标准偏差。下图显示了此分布：
Coulaloglou 和 Eskin 破碎率仅适用于湍流破碎。此模型预测的尺寸分布范围比其他模型更广，适用于对乳浊液形成（油包水）建模。模型属性：标定常数 Cg 此值为 Eqn. (2246) 中的。 $C_{g}$ 默认值为 1.0。临界韦伯数此值为 Eqn. (2246) 中的 ${W e}_{c r}$ 。默认值为 0.5。	抛物线碎片颗粒尺寸分布请参见以上描述。
Kocamustafaogullari 破碎率仅适用于湍流破碎。此模型适用于对连续气体中的液滴破碎进行建模。模型属性：标定常数 B 此值为 Eqn. (2266) 中的 $B_{1}$ 。默认值为 $2 \sqrt{3}$ 。临界韦伯数此值为 Eqn. (2246) 中的 ${W e}_{c r}$ 。默认值为 12.0。奥内佐格数前因子此值为 Eqn. (2268) 中的 $a$ 。默认值为 1.5。奥内佐格数指数此值为 Eqn. (2268) 中的 $b$ 。默认值为 0.74。	抛物线碎片颗粒尺寸分布请参见以上描述。
Martinez-Bazan 破碎率仅适用于湍流破碎。模型属性：标定常数 Cg 此值为 Eqn. (2246) 中的 $C_{g}$ 。默认值为 0.25。临界韦伯数此值为 Eqn. (2246) 中的 ${W e}_{c r}$ 。默认值为 1.0。	Martinez-Bazan 碎片颗粒尺寸分布此模型假设颗粒尺寸分布取决于应用到液滴或气泡的湍流应力 ([515])。抛物线碎片颗粒尺寸分布请参见以上描述。
Tsouris 和 Tavlarides 破碎率仅适用于湍流破碎。模型属性与 Martinez-Bazan 破碎率模型相同。	Tsouris-Tavlarides 子颗粒尺寸分布此模型假设颗粒尺寸分布的能量最小化 ([560])。生成的颗粒尺寸分布为双模态。模型属性：直径比默认值为：0.2154434621334076。抛物线碎片颗粒尺寸分布请参见以上描述。
幂次定律破碎率幂次定律破碎率是一个通用模型，针对特定颗粒尺寸（按特征直径进行比例缩放）下数密度的破碎率乘数提供了可调参数。 $d$ $d_{0}$ $K_{B}$ 模型属性：特征直径此参数为 Eqn. (2244) 中的 $d_{0}$ 。默认值为 0.001 m。模型子节点：破碎前因子此参数为 Eqn. (2244) 中的 $C$ 。默认为常数值 0.0 /s。破碎指数此参数为 Eqn. (2244) 中的 $a$ 。默认为常数值 1.0。	抛物线碎片颗粒尺寸分布请参见以上描述。

聚结模型

选择湍流聚结模型或层流聚结模型后，会自动选择多尺寸组聚结模型。此模型没有属性。

聚结过程建模分为两个部分：碰撞率和聚结效率。首选模型组合如下：

层流聚结：层流碰撞率和 Vinckier-Moldenaers 聚结效率。
湍流聚结：包含 Luo 聚结效率或 O’Rourke 聚结效率的湍流碰撞速率。

碰撞率模型

默认情况下，首选模型组合处于激活状态。但是，可以使用替代子模型组合，如下表中所述：

碰撞率模型	可用的聚结效率子模型
层流碰撞率仅适用于层流聚结。	液膜导流聚结效率此模型供专家用户使用。这是与任何碰撞率模型都兼容的通用聚结效率模型。此模型具有以下属性：韦伯数指数考虑表面张力。此值为 Eqn. (2279) 中的 $m$ 。默认值为 1.0。雷诺数指数考虑粘度。此值为 Eqn. (2279) 中的 $n$ 。默认值为 0.5。可以调整这些属性值，以拟合自己的实验数据并且对适当的物理建模。此模型还具有以下子节点：聚结效率前因子用户可以提供合适的表达式。默认值为 1，这意味着该碰撞率下的每个碰撞过程均以成功将两个颗粒聚结成一个颗粒告终。此值为 Eqn. (2279) 中的 $C$ 。 Vinckier-Moldenaers 聚结效率要计算聚结效率，此模型比较以下时间：导流时间，即：将两个液滴之间的液膜挤压至临界厚度（由 Hc 控制）所需的时间。接触时间，取决于剪切速率。此模型具有以下属性：标定常数 HC 默认值为 1.5 E-8 m。均匀聚结效率所有组的聚结效率相同，即：聚结概率与两个碰撞颗粒的尺寸无关。此选项主要用于调试目的。此模型没有属性，但具有以下子节点：聚结效率用户可以提供合适的表达式。默认值为 1，这意味着该碰撞率下的每个碰撞过程均以成功将两个颗粒聚结成一个颗粒告终。
湍流碰撞率仅适用于湍流聚结。	液膜导流聚结效率请参见以上描述。 Luo 聚结效率将湍流波动产生的接触时间与气泡的变形时间进行比较。此模型假设长接触时间和短变形时间（即，高表面张力）提高聚结概率。此模型具有以下属性：标定常数 C1 两个颗粒碰撞后的聚结概率。值越大，聚结概率越低。此值为 Eqn. (2269) 中的 $C$ 。默认值为 1。 O'Rourke 聚结效率此模型考虑液滴在气体中的聚结，并选择具有以下结果的碰撞结果图：掠射（延伸）分离、聚结和反弹。对于每对相互作用液滴，碰撞由 Eqn. (2270) 中的 ${We}_{coll}$ 控制。Eqn. (2272) 中的以下经验常数通过此模型显示： $G 0$ $G 1$ $G 2$ $G 3$ 均匀聚结效率请参见以上描述。
增强的碰撞率幂次定律可用于研究两个尺寸分别为和（按特征直径进行比例缩放）的颗粒之间的替代凝结内核 K。 $d_{1}$ $d_{2}$ $d_{0}$ 此模型具有以下属性：特征直径幂次定律破碎率的特征直径。此参数为 Eqn. (2283) 中的 $d_{0}$ 。默认值为 0.001 m。此模型具有以下子节点：碰撞前因子 Eqn. (2283) 中的标定常数。 $C$ 此值的维度是立方米/秒。碰撞指数 A、B、C 和 D Eqn. (2283) 中的指数、、和。 $a$ $b$ $c$ $d$	液膜导流聚结效率请参见以上描述。均匀聚结效率请参见以上描述。
均匀碰撞率此模型和对应的子模型均匀聚结效率是简化模型，可用于分析验证求解。此模型具有以下子节点：碰撞率由于该节点为任意节点，因此默认值为零。此值的单位为。 $m^{3} / s$	液膜导流聚结效率请参见以上描述。均匀聚结效率请参见以上描述。

材料属性

表面张力: 请参见表面张力材料属性。

场函数

Breakup Rate of [phase interaction] ([相间相互作用] 的破碎率): 每秒每单位体积的破碎过程总数。此场函数可用于高亮显示与破碎关联的流体特征。
Coalescence Rate of [phase interaction] ([相间相互作用] 的聚结率): 每秒每单位体积的聚结过程总数。此场函数可用于高亮显示与聚结关联的流体特征。

在多速 AMUSIG 下，相间相互作用模型显示许多额外的场函数，例如：

Interaction Length Scale of [phase interaction_size-group] ([相间相互作用-尺寸组] 的相互作用长度尺度)
Interaction Area Density of [phase interaction_size-group] ([相间相互作用-尺寸组] 的相互作用面积密度)
Eulerian Drag Coefficient of [phase interaction_size-group] ([相间相互作用-尺寸组] 的欧拉曳力系数)

破碎率模型	可用的碎片颗粒尺寸分布子模型
剪切破碎率模型仅适用于层流破碎。模型属性：标定常数 Cg 此值为 Eqn. (2250) 中的 $C_{g}$ 。默认值为 1.0。模型子节点：临界毛细管数此值为 Eqn. (2251) 中的 ${C a}_{c r}$ 。默认值为 1.0。可以将此值指定为常数、场函数，或者使用幂次定律方法。后者将临界毛细管数定义为离散相和连续相之间的粘度比的函数，并提供以下属性：低粘度比率指数前因子：Eqn. (2249) 中的 $C_{1}$ 。高粘度比率指数前因子：Eqn. (2249) 中的 $C_{2}$ 。低粘度比率指数：Eqn. (2249) 中的 ${E X P}_{1}$ 。高粘度比率指数：Eqn. (2249) 中的 ${E X P}_{2}$ 。最大粘度比率：Eqn. (2249) 中的 $λ_{*}$ 。毛细管破碎概率控制 Eqn. (2250) 中的 $f$ 的定义。可使用下列方法： Coulaloglou 和 Eskin：按 Eqn. (2254) 公式定义 $f$ 。 Cristini：按 Eqn. (2252) 公式定义 $f$ 。 Tsouris 和 Tavlarides：按 Eqn. (2253) 公式定义 $f$ 。	碎片颗粒及附属子颗粒尺寸分布此模型基于破碎过程的物理观察结果：流体延伸父液滴，形成哑铃状，然后颈部破裂成小附属颗粒。此模型假设父液滴分割成两个相同尺寸的大碎片液滴和许多小附属颗粒。模型属性：破碎颗粒体积比碎片体积与父液滴体积之比。附属颗粒的尺寸分布均匀。默认值为：0.9。抛物线碎片颗粒尺寸分布可用于任何破碎模型的经验分布。模型属性：形状参数默认值为 1.5，对应于颗粒尺寸的最小标准偏差。值 1.0 提供均匀分布，而值 0.0 生成颗粒尺寸的最大标准偏差。下图显示了此分布：
Coulaloglou 和 Eskin 破碎率仅适用于湍流破碎。此模型预测的尺寸分布范围比其他模型更广，适用于对乳浊液形成（油包水）建模。模型属性：标定常数 Cg 此值为 Eqn. (2246) 中的。 $C_{g}$ 默认值为 1.0。临界韦伯数此值为 Eqn. (2246) 中的 ${W e}_{c r}$ 。默认值为 0.5。	抛物线碎片颗粒尺寸分布请参见以上描述。
Kocamustafaogullari 破碎率仅适用于湍流破碎。此模型适用于对连续气体中的液滴破碎进行建模。模型属性：标定常数 B 此值为 Eqn. (2266) 中的 $B_{1}$ 。默认值为 $2 \sqrt{3}$ 。临界韦伯数此值为 Eqn. (2246) 中的 ${W e}_{c r}$ 。默认值为 12.0。奥内佐格数前因子此值为 Eqn. (2268) 中的 $a$ 。默认值为 1.5。奥内佐格数指数此值为 Eqn. (2268) 中的 $b$ 。默认值为 0.74。	抛物线碎片颗粒尺寸分布请参见以上描述。
Martinez-Bazan 破碎率仅适用于湍流破碎。模型属性：标定常数 Cg 此值为 Eqn. (2246) 中的 $C_{g}$ 。默认值为 0.25。临界韦伯数此值为 Eqn. (2246) 中的 ${W e}_{c r}$ 。默认值为 1.0。	Martinez-Bazan 碎片颗粒尺寸分布此模型假设颗粒尺寸分布取决于应用到液滴或气泡的湍流应力 ([515])。抛物线碎片颗粒尺寸分布请参见以上描述。
Tsouris 和 Tavlarides 破碎率仅适用于湍流破碎。模型属性与 Martinez-Bazan 破碎率模型相同。	Tsouris-Tavlarides 子颗粒尺寸分布此模型假设颗粒尺寸分布的能量最小化 ([560])。生成的颗粒尺寸分布为双模态。模型属性：直径比默认值为：0.2154434621334076。抛物线碎片颗粒尺寸分布请参见以上描述。
幂次定律破碎率幂次定律破碎率是一个通用模型，针对特定颗粒尺寸（按特征直径进行比例缩放）下数密度的破碎率乘数提供了可调参数。 $d$ $d_{0}$ $K_{B}$ 模型属性：特征直径此参数为 Eqn. (2244) 中的 $d_{0}$ 。默认值为 0.001 m。模型子节点：破碎前因子此参数为 Eqn. (2244) 中的 $C$ 。默认为常数值 0.0 /s。破碎指数此参数为 Eqn. (2244) 中的 $a$ 。默认为常数值 1.0。	抛物线碎片颗粒尺寸分布请参见以上描述。

碰撞率模型	可用的聚结效率子模型
层流碰撞率仅适用于层流聚结。	液膜导流聚结效率此模型供专家用户使用。这是与任何碰撞率模型都兼容的通用聚结效率模型。此模型具有以下属性：韦伯数指数考虑表面张力。此值为 Eqn. (2279) 中的 $m$ 。默认值为 1.0。雷诺数指数考虑粘度。此值为 Eqn. (2279) 中的 $n$ 。默认值为 0.5。可以调整这些属性值，以拟合自己的实验数据并且对适当的物理建模。此模型还具有以下子节点：聚结效率前因子用户可以提供合适的表达式。默认值为 1，这意味着该碰撞率下的每个碰撞过程均以成功将两个颗粒聚结成一个颗粒告终。此值为 Eqn. (2279) 中的 $C$ 。 Vinckier-Moldenaers 聚结效率要计算聚结效率，此模型比较以下时间：导流时间，即：将两个液滴之间的液膜挤压至临界厚度（由 Hc 控制）所需的时间。接触时间，取决于剪切速率。此模型具有以下属性：标定常数 HC 默认值为 1.5 E-8 m。均匀聚结效率所有组的聚结效率相同，即：聚结概率与两个碰撞颗粒的尺寸无关。此选项主要用于调试目的。此模型没有属性，但具有以下子节点：聚结效率用户可以提供合适的表达式。默认值为 1，这意味着该碰撞率下的每个碰撞过程均以成功将两个颗粒聚结成一个颗粒告终。
湍流碰撞率仅适用于湍流聚结。	液膜导流聚结效率请参见以上描述。 Luo 聚结效率将湍流波动产生的接触时间与气泡的变形时间进行比较。此模型假设长接触时间和短变形时间（即，高表面张力）提高聚结概率。此模型具有以下属性：标定常数 C1 两个颗粒碰撞后的聚结概率。值越大，聚结概率越低。此值为 Eqn. (2269) 中的 $C$ 。默认值为 1。 O'Rourke 聚结效率此模型考虑液滴在气体中的聚结，并选择具有以下结果的碰撞结果图：掠射（延伸）分离、聚结和反弹。对于每对相互作用液滴，碰撞由 Eqn. (2270) 中的 ${We}_{coll}$ 控制。Eqn. (2272) 中的以下经验常数通过此模型显示： $G 0$ $G 1$ $G 2$ $G 3$ 均匀聚结效率请参见以上描述。
增强的碰撞率幂次定律可用于研究两个尺寸分别为和（按特征直径进行比例缩放）的颗粒之间的替代凝结内核 K。 $d_{1}$ $d_{2}$ $d_{0}$ 此模型具有以下属性：特征直径幂次定律破碎率的特征直径。此参数为 Eqn. (2283) 中的 $d_{0}$ 。默认值为 0.001 m。此模型具有以下子节点：碰撞前因子 Eqn. (2283) 中的标定常数。 $C$ 此值的维度是立方米/秒。碰撞指数 A、B、C 和 D Eqn. (2283) 中的指数、、和。 $a$ $b$ $c$ $d$	液膜导流聚结效率请参见以上描述。均匀聚结效率请参见以上描述。
均匀碰撞率此模型和对应的子模型均匀聚结效率是简化模型，可用于分析验证求解。此模型具有以下子节点：碰撞率由于该节点为任意节点，因此默认值为零。此值的单位为。 $m^{3} / s$	液膜导流聚结效率请参见以上描述。均匀聚结效率请参见以上描述。