分散相模型(DPM)在多相流模拟中的应用

"juniper ex4300配置指南 - 各类型颗粒相物质的物性参数 - FLUENT CFD 多相流 分散相 离散相" 本文主要探讨的是多相流中颗粒相物质的物性参数及其在模拟中的应用，特别是在FLUENT软件中的处理方式。FLUENT是一款广泛使用的计算流体力学(CFD)软件，能够处理复杂流体系统中的多相流动问题。在多相流中，颗粒相物质的特性是关键因素，因为它们影响着流体与颗粒之间的相互作用。 首先，我们关注的是颗粒相物质的各种物性参数，这些参数在理解和模拟颗粒行为时至关重要。密度(Density)是颗粒质量和体积的关系，对于计算颗粒的运动和能量转移非常重要。比热(Specific Heat)决定了颗粒吸收或释放热量的能力。导热系数(Thermal Conductivity)描述了颗粒的热量传递性能。粘性系数(Viscosity)影响颗粒在流体中的运动阻力。潜热(Latent Heat)和蒸发温度(Vaporization Temperature)在颗粒相变过程中起作用。沸点(Boiling Point)是颗粒从液态转变为气态的温度。挥发分分数(Volatile Component Fraction)和膨胀系数(Swelling Coefficient)与颗粒在热作用下的物理变化有关。燃烬化学当量比(Burnout Stoichiometric Ratio)和可燃分分数(Combustible Fraction)对于燃烧过程的模拟至关重要。反应热相关参数，如燃烬反应热(Heat of Reaction for Burnout)和颗粒吸收反应热分数(Reaction Heat Fraction Absorbed by Solid)，用于计算燃烧过程的能量转换。二元扩散系数(Binary Diffusivity)涉及不同物质间的扩散。饱和蒸汽压(Saturation Vapor Pressure)、热解热(Heat of Pyrolysis)和液滴表面张力(Droplet Surface Tension)在理解气液界面现象时必不可少。颗粒发射率(Particle Emissivity)和散射系数(Particle Scattering Factor)与光学性质和辐射传热有关。热泳系数(Thermophoretic Coefficient)描述了颗粒在温度梯度下的移动。混合物组分(Mixture Species)则涉及多组分系统的物性计算。 在多相流模拟中，质量传递和组分输运是两个核心概念。质量传递的模拟涉及到源项的计算，例如常速率单向质量传递模型，以及用户自定义函数(UDF)定义的复杂质量传递过程。气穴模型则用于模拟流体中的空化现象。组分输运模拟关注流体中各组分如何随流动而分布和转化。 分散相模型(Discrete Phase Model, DPM)是处理弥散多相流的一种方法，它将流体作为连续介质，颗粒作为离散介质。连续相用欧拉方法处理，求解Navier-Stokes方程；分散相用拉格朗日方法，追踪单个颗粒的运动轨迹。这种模型允许双向耦合，即颗粒与流体之间可以交换动量、质量和能量。当颗粒体积分数小到一定程度（小于10^-12），可以忽略颗粒间的相互作用和颗粒相对连续相的影响。 颗粒运动方程描述了颗粒在流体中的动态行为，包括惯性、重力、浮力和阻力等力的平衡。颗粒的受力分析则更为复杂，涵盖了附加加速度项、压力梯度、"虚质量"力、Basset力和Magnus力等多种力的影响。 理解和模拟颗粒相物质的物性参数对于准确预测多相流中的现象至关重要，这在FLUENT等CFD软件中得到了广泛应用，尤其在工程领域，如燃烧、颗粒燃烧、气液两相流动、粉尘环境模拟等。