【多相流】mixture模型-连续、动量和能量方程（10）

本文摘要（由AI生成）：

Mixture模型是一种简化的欧拉多相流模型，可模拟不同速度运动的多相流，并假设局部平衡。它适用于沉降、旋风分离器等场景，并可用于计算非牛顿流体粘度。模型通过求解混合物的动量、连续和能量方程等模拟多相流。然而，Mixture模型有一些局限性，如必须使用压力基求解器，不能模拟凝固和熔化等。与VOF模型相比，Mixture模型允许两相相互掺混并以不同速度移动。但与非预混、部分预混和预混燃烧模型不兼容。

1 mixture模型概述

Mixture模型是一种简化的欧拉多相流模型，它有非常广泛的应用。它可以用来模拟相以不同的速度运动的多相流，但假设在较短的空间尺度上是局部平衡的。该模型还可用于具有很强耦合作用和相运动速度相同的均相多相流模型，并可用于计算非牛顿流体粘度。Mixture模型可以通过求解混合物的动量、连续和能量方程、次相的体积分数方程和相对速度的代数表达式来模拟n相(流体或颗粒)的多相流。典型的应用包括：沉降、旋风分离器、低载荷的颗粒流和低体积分数的气泡流。

在一些情况下，混合模型是欧拉多相流模型的一个很好的替代方法。当颗粒相分布较广，或相间规律未知或其可靠性受到质疑时，完整的欧拉多相流模型可能不可行。这时一个简化的模型，如mixture模型是一个不错的选择，它可以类似于完整的多相流模型那样求解，但求解的变量比完整的多相流模型更少。mixture模型允许选择颗粒相并计算颗粒相的所有属性，这适用于液固流动。

Mixture模型的局限性

• 必须使用压力基求解器。Mixture模型不适用于密度基求解器；

• 只有一种相可以被定义为可压缩的理想气体。但在用户定义函数中使用可压缩流体没有限制；

• 在使用mixture模型时，不要以指定的质量流量对沿流向的周期性流动进行模拟；

• 不能用mixture模型模拟凝固和熔化；

• Singhal等人的空化模型(可用于混合模型)与LES湍流模型不兼容；

• 不能将相关公式与MRF和mixture模型结合使；

• Mixture模型不允许无粘性流动；

• 当DPM模型与mixture模型联合跟踪粒子时，无法选择共享内存方法。(注意，使用消息传递或混合方法可以使所有多相流模型与DPM模型兼容。)；

Mixture模型和VOF模型一样，使用的是单流体方法，它与VOF模型有以下几点不同之处:

• Mixture模型允许两相相互掺混。因此，控制体积的体积分数α_q和α_p可以等于0到1之间的任何值，这取决于相q和相p所占的空间。

• mixture模型允许相以不同的速度移动，使用滑移速度的概念。(注意，也可以假设两相以相同的速度运动，然后将mixture模型简化为均相多相流模型。)

• Mixture模型与非预混、部分预混和预混燃烧模型不兼容。

2 连续方程

3 动量方程

4 能量方程