多相流

多相流流体仿真软件

流体仿真可能包括多相流,如沸腾、空穴现象、分散多相流、非混相流和微粒流。Ansys CFD 提供了极为广泛的复杂湍流和物理模型,可以精确仿真十分棘手的工程挑战,让用户可靠地预测产品性能。

许多流体仿真都包括多相流。无论是设计需要防止结冰的超快速运输、开展血液酶测试、交付并熔化用于增材制造的稀有金属粉末化合物,还是设计过滤系统以在偏远地区提供清洁的饮用水,这都是在解决多相问题。

在我们不断突破创新以改进产品和流程的过程中,我们需要更好地了解液体、固体和气体之间的相互作用。这些不同的多相挑战需要采用不同的建模方法。我们的客户已经使用 Ansys CFD 长达 40 余年,并实现了十分广泛的精确多相模型,同时还可自信地预测其产品性能。要真正了解您的产品,您必须进行正确的多相仿真。


Fluent AIAD 可以准确仿真复杂的多相状态转换,比如这个 180 度弯管中的空气-水流。
查看多相流应用简介
 

新增功能:用于多相状态转换的 Fluent 广义两相 (GENTOP) 模型

连续流结构和分散流结构之间的过渡通常难以建模。在许多应用中都可能遇到这些流,包括沸腾、冷凝、容器填充以及燃料箱、离心机和混合槽中的晃动。

GENTOP 模型可用于仿真同时出现不同界面结构的此类应用。该模型作为非均匀离散种群平衡方法的扩展,允许用户使用自己的速度场定义不同的次生相,从而实现从分散结构到连续结构几乎无缝的过渡。由于 GENTOP 是基于 Euler-Euler 方法构建的,因此与 VOF 或多流体 VOF 相比,它可以使用更粗的网格,而不会牺牲解决方案的鲁棒性。采用一个高级选项卡式面板,每个选项中都嵌入了最佳实践信息,简化了 GENTOP 的设置。这使得该模型对于新手和专家用户都非常实用,也很方便。

为什么浅容器中会发生晃动

为了避免严重的负载不稳定性,工程师们通常会面临严格的设计要求,以控制油罐卡车或火箭等移动容器中的液体晃动情况。在这些应用中,设计师通常会插入内部挡板或类似结构来阻止液体的流动。其他涉及晃动液体的应用包括海港设计或长波海啸波的研究。在所有这些情况下,仿真在预测晃动和评估解决问题的方法中起着关键作用。


Alex 帮助我们展示了晃动现象。分析表明,第一阶晃动模式为 1.6 Hz,
当处于该频率时,碗容易发生共振并溢出其内容物。

举例而言,当我们携带一个装满水的狗碗时,碗中的水容易从一边向另一边倾斜并且会频繁从碗中溢出。这项自由表面流的多相仿真表明,这种行为的发生是因为碗的第一阶晃动模式大致为 2 Hz,也即能够激起这种非所需共振的一般人类步进频率。我们对一杯水再次进行了分析,结果表明其第一阶晃动模式为 4 Hz,这也就是水杯比碗更不易溢出液体的原因。在这些仿真中,结构墙被认为是刚性的。工程师还可以使用 Ansys 软件中的流体-结构交互(链接到 FSI 应用程序页面)功能来研究弹性容器(如反应堆容器结构)中的晃动。
作者:Marold Moosrainer,CADFEM

查看 Ansys 多相功能