混合多相流 (MMP)
混合多相流 (MMP) 模型假设相易混溶。可用于对离散多相流(如气泡和液滴流体)进行建模。典型应用包括燃料电池、锅炉和蒸汽轮机。模拟在气体中离散的液滴时,混合多相流 (MMP) 模型将考虑蒸发和冷凝。
混合多相流 (MMP) 模型通过将相混合物的质量、动量和能量的输运方程作为一个整体进行求解(而不是对每个相分别求解)来对液相建模。要计算相的分布,对每个相的体积分数传输方程求解。对于以不同的速度移动的相,可使用代数关系计算相对速度。
- 体积分数传输方程
-
体积分数根据以下守恒方程进行传输:
(2875)其中:
-
为时间 -
为体积 -
为以下相的体积分数: -
为质量平均速度 -
为表面积矢量 -
为以下相的用户自定义源项: -
为以下相的密度: -
为湍流动力粘度 -
为湍流施密特数 -
为扩散速度
对于层流,湍流项设为零。
要阐明湍流扩散项,确切的项为:
其中,
为相 的质量分数。但是,第二个组分可以忽略,因为通常:
忽略第二个组分会得出 Eqn. (2875) 中给定的湍流扩散项。
-
- 连续性方程
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相混合物的质量守恒由以下公式给出:
(2876)其中:-
为混合物的密度 -
为用户自定义质量源项
-
- 动量方程
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相混合物的动量平衡由以下公式给出:
(2877)其中:-
为单位张量 -
为压力 -
为粘性应力张量 -
为体积力矢量 -
为用户自定义动量源项
应力张量
估算如下:(2878)其中,
为有效粘度。 -
- 能量方程
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相混合物模型的能量方程为:
(2879)其中:
-
为混合物的总能量 -
为混合物的总焓 -
为热通量矢量 -
为用户自定义能量源项
混合物的总能量
和总焓 定义为:(2880)(2881)其中,
为特定于混合物的静焓。 -
Eqn. (2875)、Eqn. (2877) 和 Eqn. (2879) 中包含扩散速度