多流态建模

在液体和气体流示例中，可能存在两相流体的三个并发区域：

第一离散流态 - 气体分散在液体内的区域。
中间流态 - 两个相互不分散到彼此内部的区域。然而，可将两个相之间的交界面建模为分离或融合。
第二离散流态：液体分散在气体内的区域。

当中间流态中两个相之间没有明显的分离时，默认情况下，使用混合交界面曳力法、标准混合加权函数和体积分数对流 TVD 格式对此流态中的混合流进行建模。如果预计会出现分离流（两个相由锐化交界面显著分离），中间流态可以解释大尺度交界面 (LSI)。这是通过大尺度交界面检测相间相互作用模型、Strubelj-Tiselj 曳力法、梯度校正标准权重函数和自适应交界面锐化 (ADIS) 体积分数对流方案的组合来实现的。

此过程中的步骤旨在从欧拉多相流建模中的步骤 4 开始执行。

要对多流态建模：

创建两个欧拉相，通常一个是气相，一个是液相。对于每个相：

右键单击多相 > 欧拉相节点，然后选择新建。
右键单击[相] > 模型，然后单击选择模型。

在相模型选择对话框中，选择以下模型：


组合框	模型
材料	选择以下某项：气体液体多成分气体多组分液体
反应项	选择以下某项：非反应反应
状态方程	任何请参见常规状态方程模型。
雷诺平均湍流	选择以下某项： K-Epsilon K-Omega 雷诺应力请参见湍流建模。
能量	选择以下某项：分离流体焓分离流体温度
可选模型	选择以下某项（某些项）：被动标量用于追踪模拟中的相材料。请参见被动标量建模。颗粒尺寸分布用于预测破碎和聚结导致的液滴和气泡的尺寸分布。选择 S-Gamma 模型。请参见 S-Gamma 颗粒尺寸分布建模。

定义主相和次相之间的相间相互作用。创建多流态相间相互作用时，首先选择主相，然后选择次相。选择次相时，还可以选择相间相互作用类型。

右键单击模型 > 多相流相互作用 > 相间相互作用节点，然后选择新建 > [主相] > [次相] (多流态)。
右键单击 [相间相互作用] > 模型节点，然后选择选择模型。

在相间相互作用模型选择对话框中，激活以下模型：


组合框	模型
启用模型	曳力（自动选择）请参见曳力模型参考。相互作用长度尺度（自动选择）请参见相互作用长度尺度模型参考。相互作用面积密度（自动选择）请参见相互作用面积密度模型参考。多相材料（自动选择）
可选模型	选择以下某项：相间能量传递对相之间的能量传递建模。请参见相间能量传递模型参考。相间质量传递对相之间的质量传递建模，如沸腾、蒸发和冷凝。将自动选择沸腾/冷凝模型。请参见沸腾建模。大尺度交界面检测支持检测多流态拓扑中的大交界面网格单元。此模型支持对体积分数对流使用自适应交界面锐化 (ADIS) 和 HRIC 格式。请参见Large Scale Interface Detection Model Reference。大尺度交界面距离当启用了大尺度交界面检测模型时可用。大尺度交界面湍流阻尼请参见大尺度交界面湍流阻尼模型参考。表面张力请参见表面张力模型参考。湍流耗散力对离散相和周围湍流涡之间的相互作用建模。请参见湍流耗散力模型参考。虚拟质量力在离散相密度类似或小于连续相密度时考虑阻力效应。请参见虚拟质量力模型参考。升力对升力对离散相的作用进行建模。请参见升力模型参考。壁面润滑力对壁面对气泡流的影响进行建模。请参见壁面润滑力模型参考。

使用每个流态拓扑的相互作用的加权总和来计算阻力和热传递等值。指定要在流态转换中使用的混合函数。

选择多流态拓扑 > 流态加权函数节点，然后设置适当的方法：

选项	描述
标准	默认方法。每个流态拓扑的加权函数的计算方式如标准混合函数中所述。
梯度校正标准	基于梯度的修正，将生成更平滑的混合加权函数场。每个流态拓扑的加权函数的计算方式如基于梯度的混合函数中所述。
用户指定	使用场函数指定第一离散流态混合加权函数和第二离散流态混合加权函数。

请参见流态加权函数属性。

编辑[相间相互作用] > 模型节点，然后设置以下属性：


节点	属性	设置
相互作用长度尺度	第一离散流态相互作用长度尺度第二离散流态相互作用长度尺度	相应区中的平均气泡或液滴尺寸。请参见相互作用长度尺度属性。
相互作用面积密度	第一离散流态相互作用面积密度第二离散流态相互作用面积密度	交界面面积适用于各区中两个相之间的曳力、热和质量传递。请参见相互作用面积密度属性。
曳力	第一离散流态曳力系数中间流态曳力系数第二离散流态曳力系数	如果两个相建模为在中间流态中分离，则使用 Strubelj 和 Tiselj 交界面曳力方法。还需要为此交界面曳力方法设置相应的松弛时间因子。如果在中间流态中两个相没有明显分离，则使用混合交界面曳力方法。请参见曳力系数参考。
相间能量传递	第一离散流态努赛尔数中间流态努赛尔数第二离散流态努赛尔数	请参见努赛尔数属性。

如果对中间流态中两个相的明确分离进行了建模（即，未选择混合交界面曳力方法），则设置以下属性：


节点	属性	设置
大尺度交界面检测	交界面检测的第一标准交界面检测的第二标准交界面带网格单元层数	请参见大尺度交界面检测。
大尺度交界面湍流阻尼	主相湍流阻尼次相湍流阻尼	对于已激活 K-Omega 湍流模型的相，还可以选择湍流阻尼方法和交界面距离指定。请参见主相和次相湍流阻尼属性。

如果使用大尺度交界面检测模型，可以对体积分数求解器使用隐式多步进来减少模拟的运行时间，而不对质量造成影响。通过采用缩减的时间步对体积分数传输方程进行子步进，隐式多步进功能可减少交界面附近的 CFL 限制。这可用于增加全局时间步以减少计算成本。

如果要激活隐式多步求解器，选择求解器 > 体积分数节点，然后将步数设为大于 1。
当指定的固定隐式子步数设为大于 1 时，体积分数求解器将在每个时间步执行多步。请参见体积分数求解器。
注隐式多步进与 LSI 平滑 CFL 时间步提供程序不兼容。

在多流态模拟中，建议对体积分数和流体使用高阶对流。该设置可减少数值发散，并有助于获得合理的清晰界面。如果要对混合中间流态进行建模，建议使用体积分数对流的二阶格式。要对大尺度交界面 (LSI) 建模，建议使用体积分数对流的自适应交界面锐化 (ADIS) 方案。此外，为了提高模拟的稳定性，将最小体积分数设为值 1.0E-12 可以提供帮助。

返回到欧拉多相流建模，然后继续执行步骤 5。