融化与凝固工作流

可以模拟纯物质和合金的融化与凝固过程。

要解决涉及融化与凝固的问题：

  1. 设置 VOF 多相模拟。

    融化-凝固模型需要非等温能量模型，因此从可选模型组合框激活分离多相温度。

    请参见设置 VOF 多相模拟。

  2. 指定融化或凝固相。
    融化-凝固模型仅可用于单组分欧拉液相。非纯物质（合金）建模为具有表示混合物的材料属性的单一液相。可以将多个物质指定为离散液相，各有其自身的材料属性。

    对于每个相，执行以下操作：

    1. 从材料组合框中选择液体。
    2. 从可选模型组合框中选择融化-凝固。

      不需要指定此过程的相应固体材料。

如果与模拟相关，则使用流体停止功能防止蠕流：激活融化-凝固流体停止模型。

流体停止功能仅可用于网格单元体积保持不变的模拟。示例包括具有刚体运动和移动参考坐标系的模拟，不包括具有变形或用户自定义的节点运动的模拟。对于网格单元体积发生变化的情况，使用场函数将与相对固相体积分数相关的动力粘度增大几个数量级。避免粘度突变，因为这些变化可破坏模拟的稳定性。

  1. 在物理连续体中，从可选模型组合框中选择融化-凝固流体停止。

    如果与模拟相关，从可选模型组合框中选择流体停止质量补偿。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。

    请参见停止流体。

  2. 选择适合您的模拟的可选流体阻力模型。

    请参见流体阻力模型的适用性。

    可选流体阻力模型有：

    部分凝固不可用于纯物质，因此当模拟纯物质的融化或凝固时，可选流体阻力模型不相关。

  3. 设置物理连续体的最小允许温度和最大允许温度参考值。
    请参见参考值。
  4. 设置液相的材料属性：
    对于非纯物质（合金），指定表示混合物的材料属性。对于混合物，可以指定分数固相曲线，以及液相线温度和固相线温度的不同值。对于纯物质，不存在分数固相曲线，液相线温度和固相线温度相同。
    1. 指定液体材料。
    2. 指定导致材料融化和/或凝固的温度值。

      请参见材料属性。

    [相] 的相对固相体积分数场函数表示液膜的状态。
  5. 设置导热率。

    最好对融化和凝固的相的导热率材料属性使用场函数。对于液态和固态，此属性的值不同。大多数材料的导热率随着相和温度的变化而变化。

  6. 如果与模拟相关，则设置浆料粘度模型。

    可以选择对浆料粘度和两相区渗透率模型使用切换函数。建议当组合使用 Metzner 和 Carman-Kozeny 方法时对这两个模型均激活切换函数。当在高于临界固体分数情况下使用时，Metzner 浆料粘度模型可能会产生高浆料粘度。如果未使用切换函数，则浆料粘度在高于临界固相体积分数时不减小到零，而是充当两相区渗透率效应的倍增因子。

    如果将 Metzner 浆料粘度模型与用户自定义的两相区渗透率模型组合，则可以停用切换函数。同样，如果将 Carman-Kozeny 两相区渗透率模型与用户自定义的浆料粘度模型组合，则可以停用切换函数。确保在用户自定义场函数中考虑每个模型在其各自的适用性范围内的作用。

    1. 在液相中，设置浆料粘度材料属性。如果使用 Metzner 方法，则设置相应的属性值。
      请参见材料属性。
    2. 在物理连续体中，设置平均浆料粘度属性：浆料粘度亚松弛因子。
      请参见平均浆料粘度属性。
  7. 如果与模拟相关，则设置两相区渗透率模型。
    1. 在液相中，设置两相区渗透率材料属性。如果使用 Carman-Kozeny 方法，则设置相应的属性值。
      请参见材料属性。
    2. 在物理连续体中，设置两相区平均渗透率属性。
      请参见两相区平均渗透率属性。
    3. 指定相对速度场。
      请参见设置两相区渗透率模型的相对速度场。
  8. 如果要应用自动时间步控制，则选择自适应时间步模型并设置自适应时间步求解器属性。

    请参见设置自适应时间步进。