CFD 模块

Euler-Euler模型,湍流接口

5.1版本新增分散两相流湍流接口。欧拉-欧拉湍流接口用来处理平均流量时间尺度下的大比率粒子弛豫时间问题。这意味着在分散相中粒子系统无需与连续相保持局部受力平衡。欧拉-欧拉两相流模型的优势之一就是可以处理分散相与连续相之间交大的密度差异,比如固体颗粒分散在空气中。该接口中的湍流分析采用标准 k-ε 模型,包括可实现性约束。该接口包含求解一组混合物 k-ε 方程的选项(两相湍流可看做混合物)或是求解分别对应两相(两相湍流可看做特定相)的两组 k-ε 方程,其中默认选择前者。

应用欧拉-欧拉模型,湍流接口分析气泡室的模型图片。可具体查看分散相(等值线图),连续相速度(箭头图)以及湍流混合物动能(切片图)。 应用欧拉-欧拉模型,湍流接口分析气泡室的模型图片。可具体查看分散相(等值线图),连续相速度(箭头图)以及湍流混合物动能(切片图)。

应用欧拉-欧拉模型,湍流接口分析气泡室的模型图片。可具体查看分散相(等值线图),连续相速度(箭头图)以及湍流混合物动能(切片图)。

耦合多孔介质流和湍流

单相流接口现在可以实现自由介质中的湍流与多孔介质流耦合。用户可以在代数 y+或L-VEL湍流模型中添加流体和基体属性区域激活该功能。这些湍流模型需要CFD模块或是传热模块才能使用,但是用户可以在其他模块中实现它们与多孔介质流动的耦合。用户可以在多孔介质流动接口中开始建模,然后再添加自由流动区域,或是在自由流动接口中添加多孔介质区域。在多孔介质域复选框中可以添加流体和基体属性。多孔介质域求解布里克曼方程,在自由流动区域求解雷诺平均N-S方程。最后,用户可以根据实际在多孔介质流动方程中添加Forchheimer修正项。用来描述高速孔隙流动(如多孔介质高速流)。

该图显示了多孔介质过滤器,视角远处为用于支撑的穿孔固体板。 该图显示了多孔介质过滤器,视角远处为用于支撑的穿孔固体板。

该图显示了多孔介质过滤器,视角远处为用于支撑的穿孔固体板。

两相达西定律接口中的毛细管压力

在两相多孔介质流中重要的一项就是毛细管压力,它用来描述多孔介质中移动界面,分离两种流体所需的平均作用力。该力与两相之间的表面张力作用相反。在两相达西定律接口下的毛细管模型特征中毛细管压力作为可选项进行调用。可用的毛细管压力模型有:van Genuchten, Brooks and Corey, 以及可以自定义模型。

穿孔板之间的多孔过滤器中的两相流动。颜色图表示水饱和度,流线表示混合物流动方向。 穿孔板之间的多孔过滤器中的两相流动。颜色图表示水饱和度,流线表示混合物流动方向。

穿孔板之间的多孔过滤器中的两相流动。颜色图表示水饱和度,流线表示混合物流动方向。

混合物模型和气泡流接口中新的入口和出口特征

混合物模型接口中的入口/出口特征,当混合物边界条件设置为速度时,除了速度场选项外,还有法向流入/流出速度选项。

气升环流反应器中新的边界条件提升了模型求解稳定性。 气升环流反应器中新的边界条件提升了模型求解稳定性。

气升环流反应器中新的边界条件提升了模型求解稳定性。

压力条件

气泡流和混合物模型接口的入口特征新增压力条件,包括抑制回流选项、法向流动或用户自定义流动方向。新的压力边界条件增加了法向应力条件,相对之前的压力/无粘滞应力条件,求解鲁棒性大大增强。

带有外部离散项/气体条件的抑制回流条件

混合物模型接口和气泡流接口已经升级具有新的出口压力条件,其包含有抑制回流和法向流选项。在某些情况下(即使抑制回流选项已经勾选上),也不能避免全部边界上都无回流。基于该原因,出口特征中还具有外部离散相/气体条件选项,其中包含了离散相体积分数/有效气体密度输入框以及求解时指定数密度的选项。间断伽辽金方法被用于求解离散相/气体条件,为了在出口的某些有回流发生的地方将离散相/气体出口条件转化为离散相/气体浓度条件。

一个混合物滞流的案例中将外部离散相体积分数设为0. 一个混合物滞流的案例中将外部离散相体积分数设为0.

一个混合物滞流的案例中将外部离散相体积分数设为0.

薄膜流穿孔

新的穿孔特征可用于薄膜阻尼,从而可以模拟具有穿孔结构中的薄膜流动。穿孔特征是作为一个气体的汇项,其与环境压力以及穿孔表面另一边与环境压力有关的压差成比例。比例常数以穿孔导纳而被熟知,可以被直接定义,也可以通过Bao模型确定。

边界流动边界条件具有面外运动选项

一个新的选项可用于薄膜流接口中的边界流动边界条件。选择面外运动就会使用Galls and Torczynski模型计算边界处的压力梯度。该案例显示了与使用详细CFD和Monte Carlo方法模拟的结果具有很好的一致性,其模拟了薄膜流动以及周围的气体。该案例适用于稀薄流动以及非稀薄流动,对于非稀薄流动其努森数超过1.

Euler-Euler模型的伪时间步进

Euler-Euler模型接口现在支持伪时间步进,从而更加容易求解稳态模型,特别是湍流。该设置可以在接口主节点的高级设定选项中找到。

Darcy定律接口中的无限元域

Darcy定律接口现在支持无限元域以及更高级的边界通量的计算。