设置空化相间相互作用

创建相间相互作用,选择空化模型,然后指定适当的模型属性和材料属性。

要设置空化相间相互作用:
  1. 创建相间相互作用,并将主相设为适当的液相,将次相设为适当的气相。
  2. 相间相互作用模型选择对话框的 Cavitation Models(空化模型) 组合框中,选择要使用的空化模型:
    • 完整 Rayleigh–Plesset(对于单组分相)或多组分完整 Rayleigh–Plesset(对于多组分相)

      实施完整 Rayleigh–Plesset 方程,其中包括了气泡增长加速度的影响以及粘性效应和表面张力效应。

    • Schnerr-Sauer(对于单组分相)或多组分 Schnerr-Sauer(对于多组分相)

      实施简化 Rayleigh–Plesset 方程,其中忽略了气泡增长加速度的影响、粘性效应和表面张力效应。

    • 均匀松弛(对于单组分相)或多组分均匀松弛(对于多组分相)

      实施采用经验时间尺度公式的有限速率方程,适用于对热非平衡中出现的现象进行建模。

    选定的空化模型将显示在多相流相互作用 > 相间相互作用 > [相间相互作用] > 模型节点下。

Schnerr-Sauer 空化模型是根据理想化条件推导出的近似模型。当然,模拟的具体条件可以达不到理想条件(例如,网格和时间分辨率不足,气泡间相互作用和流体细节未求解)。

要朝与观察到的实验结果匹配的方向移动 Schnerr-Sauer 空化模型的模拟结果,可为正和负气泡增长率指定适当的比例缩放因子,对气泡增长率进行缩放。使用正比例缩放因子可增加空化率,例如,在网格不够精细,无法求解尖角,并因此导致 Simcenter STAR-CCM+ 低估最小压力时。负比例缩放因子还可用于延迟气泡塌陷,例如,在气泡在湍流涡内运动,其中局部压力小于 Simcenter STAR-CCM+ 计算的平均压力时。在此情景下,气泡塌陷速度比根据 Schnerr-Sauer 空化模型预测的速度慢。

  1. 要对 Schnerr-Sauer 空化模型的正和负气泡增长率进行比例缩放,需要展开 Schnerr-Sauer 节点或多组分 Schnerr-Sauer 节点,然后在正比例因子负比例因子子节点中指定比例值。

    比例缩放因子始终为正并且独立:可以根据模拟要求设为正和/或独立。

    请参见空化模型子节点

对于多组分相,空化模型的连接属性用于选择与每个液体组分对应的气体组分。
  1. 选择多组分 Schnerr-Sauer 节点、多组分完整 Rayleigh-Plesset 节点或多组分均匀松弛节点,然后设置连接属性,以将液相中的组分映射到其在气相中的对应组分。

    对于空化模型,可以忽略液体混合物的溶解气体组分。要忽略液体混合物的特定组分,将相应的气体组分设为

    请参见空化模型系列属性

    可使用 Raoult 定律获取空化模拟中液体组分的平衡系数。无需设置平衡系数值。

均匀松弛模型需要进一步设置属性。
  1. 选择均匀松弛节点或多组分均匀松弛节点,然后设置以下属性:
    • 时间尺度建模常数
    • 空隙率指数
    • 无量纲压力指数

    请参见均匀松弛模型属性

许多相变过程都可以描述为从某些种子(用作核的缺陷)开始的总体过程。Simcenter STAR-CCM+ 使用齐次法,该法基于的条件是种子存在且后续增长并塌陷为气泡。这种假设用于计算基于整个控制体积 [604] 的材料和热力学属性的相应质量传递率。

需要为每个相间相互作用(而非每个速率模型)指定种子密度和种子直径。

此步骤仅适用于 Schnerr-Sauer 空化模型和完整 Rayleigh-Plasset 空化模型。

  1. [相间相互作用] > 模型 > 多相材料 > 材料属性节点下,设置种子密度种子直径值。

    如果多个速率模型使用相同的相对(例如液体和气体之间的同步空化和气溶解),则结果是一致的。即,气泡的局部半径一定相同,具体取决于使用了哪种速率模型。

    如果在相同两相之间,使用两种不同相间相互作用进行空化和溶解建模,则可单独为每种相间相互作用指定种子属性。此选项用于调整各模型,但是采用的方式在本质上是不一致的。

    请参见空化模型材料属性