第19章离散相模型

19．离散相模型 本章介绍FLUENT 中可供选择的拉格朗日离散相模型及其使用方法。 本章内容的组织如下： 19.1 离散相模型概述与应用范围 19.2 离散相的轨道计算 19.3 传热与传质的计算 19.4 射流（雾化）模型 19.5 连续相与离散相的相间耦合 19.6 离散相模型的使用方法概述 19.7 离散相模型的选择 19.8 非稳态颗粒的计算 19.9 离散相的初始条件设定 19.10 离散相的边界条件设定 19.11 离散相的介质属性设定 19.12 离散相的计算过程 19.13 离散相的后处理 19.1 离散相模型概览与其应用范围 19.1.1 简介 19.1.2 湍流中的颗粒处理方法 19.1.3 应用范围 19.1.4 离散相模型的求解过程概述 19.1.1 简介 除了求解连续相的输运方程，FLUENT 也可以在拉氏坐标下模拟流场中离散的第二相。由球形颗粒（代表液滴或气泡）构成的第二相分布在连续相中。FLUENT 可以计算这些颗粒的轨道以及由颗粒引起的热量/质量传递。相间耦合以及耦合结果对离散相轨道、连续相流动的影响均可考虑进去。 FLUENT 提供的离散相模型选择如下： 对稳态与非稳态流动，可以应用拉氏公式考虑离散相的惯性、曳力、重力 预报连续相中，由于湍流涡旋的作用而对颗粒造成的影响 离散相的加热/冷却 液滴的蒸发与沸腾 颗粒燃烧模型，包括挥发份析出以及焦炭燃烧模型（因而可以模拟煤粉燃烧） 连续相与离散相间的耦合 液滴的迸裂与合并 应用这些模型，FLUENT 可以模拟各种涉及离散相的问题，诸如：颗粒分离与分级、喷雾干燥、气溶胶扩散过程、液体中气泡的搅浑、液体燃料的燃烧以及煤粉燃烧。19.2-19.5 介绍离散相计算中所用到的物理方程；设定、求解和后处理在19.6-19.13 中介绍。 19.1.2 湍流中的颗粒 随机轨道模型或颗粒群模型（19.2.2）可考虑颗粒湍流扩散的影响。在随机轨道模型中，通过应用随机方法（19.2.2）来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响。而颗粒群模型则是跟踪由统计平均决定的一个“平均”轨道（19.2.2）。颗粒群中的颗粒浓度分布假设服从高斯概率分布函数（PDF）。两种模型中，颗粒对连续相湍流的生成与耗散均没有直接影响。 19.1.3 应用范围 颗粒体积分数的适用范围 FLUENT 中的离散相模型假定第二相（分散相）非常稀薄，因而颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响均未加以考虑。这种假定意味着分散相的体积分数必然很低，一般说来要小于10-12%。但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即用户可以模...