独门绝技：气液两相流多尺度数值模拟及Fluent技巧

导读：气液两相流多尺度数值模拟是一个复杂的问题，它涉及到流体动力学、计算流体力学（CFD）以及多相流理论。在模拟中，需要考虑到不同尺度的物理现象，如宏观的流动特性、微观的界面现象以及可能的湍流效应等。2024年7月17日20时，仿真秀主办的仿真产学研用第十二期讲座将邀请有着八年CFD经验的仿真秀特邀专家——张博士做《气液两相流多尺度数值模拟及Fluent技巧》线上报告，报名后支持反复回看，欢迎分享到朋友圈收藏。

一、气液两相流模拟为什么难？

气液两相流模拟之所以难是因为液体和气体之间存在复杂的相互作用和动态变化，包括但不限于以下几个方面：

1、相态变化：气液两相流中，液体和气体之间不断发生相变现象，比如汽化和凝结，这导致系统内部的相态和性质瞬息万变，难以准确捕捉。

2、界面现象：液体和气体之间的交界面存在复杂的动态现象，比如表面张力、液滴破裂、气泡合并等，需要精细的数值模拟才能准确描述。

3、非线性和不稳定性：气液两相流通常伴随着激烈的非线性相互作用和不稳定性现象，如涡流、涡旋、振荡等，难以简单地建立数学模型预测。

4、多尺度特性：液滴、气泡等微观结构的形成和演化对宏观流动起着重要作用，而不同尺度之间的相互影响使得模拟更加困难。

由于上述种种复杂性和挑战性，气液两相流的模拟需要综合运用流体力学、热力学、传热传质等多学科知识，并且需要高性能计算和精细的数值方法来精确解析系统的动态行为。

二、两相流模型都包含哪些，都有什么区别？

FLUENT中描述两相流的两种方法:欧拉一欧拉法和欧拉一拉格朗日法,后面分别简称欧拉法和拉格朗日法。

欧拉法即为两相流模型,拉格朗日法即为离散相模型。

欧拉法着眼于空间的点,基本思想是考察空间一个点上的物理量及其变化。在欧拉方法中,FLUENT将不同的相被处理成互相贯穿的连续介质。各相的体积率是时间和空间的连续函数,其体积分率之等于1。欧拉法中两相流模型包括:VOF(the volume of fluid)模型、混合模型、欧拉一欧拉模型。

VOF模型用来处理没有相互穿插的多相流问题,在处理两相流中,假设计算的每个控制容积中第一相的体积含量为α1,如果α1=0,表示该控制容积中不含第一相,如果α1=1

混合模型(Mixture Model)是一种简化的两(多)相流模型,它使用单流体方用于模拟各相有不同速度的两(多)相流,但是假定了在短空间尺度上局部的, 相之间的耦合很强。

欧拉一欧拉模型(Euler-Euler Model)是两(多)相流中最复杂的两(多)相流模型,也称为双流体模型。连续相与分散相被视为连续的一体。欧拉一欧拉模型对每一相都建立动量方程和连续性方程, 通过压力和相间交换系数的藕合来计算求解。

拉格朗日法着眼于流体的质点,基本思想是跟踪每个流体质点在流动过程中的运动全过程,记录每个质点在每一时刻、每一位置的各个物理量及变化。

三、目前两相流模拟培训最大缺陷在哪里？

找不到全面的两相流数值模拟培训可能有几个原因：

专业性和复杂性：两相流数值模拟属于比较专业和复杂的领域，需要有深厚的工程背景和数值模拟经验才能进行有效的培训。因此，提供全面和深入的培训可能需要涵盖广泛的知识和技能，这使得专门的培训机构或课程相对较少。

资源限制：由于两相流数值模拟所需的计算资源和软件工具可能昂贵且不易获得，这也限制了培训课程的开发和普及程度。

市场需求和利基性：两相流数值模拟属于特定工程领域的高级技能，其市场需求可能相对较小，导致专门的培训课程数量有限。

学术和工业界的差异：两相流数值模拟在学术界和工业界的需求和应用可能存在差异，这也影响了培训课程的开发和提供方式。

四、我的线上报告会

2024年7月17日20时，仿真秀主办的仿真产学研用第12期讲座将邀请国内TOP2高校工学博士毕业，有着8年CFD经验的仿真秀特邀专家——张老师做《气液两相流多尺度数值模拟及Fluent技巧》线上报告，报名后支持反复回看，欢迎分享到朋友圈收藏。

《气液两相流多尺度数值模拟及Fluent技巧》

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