PHOENICS-两相流求解(IPSA).doc

PHOENICS version3.5 Computer Simulation of fluid flow, heat flow, Chemical reaction and stresses in solids 两相流求解（IPSA） Concentration, Heat Momentum Limited 目 录 页 码 实用上的重性……………………………………………………………………18－1 相的定义……… 相的方程式…… IPSA解法 …… 计算（IPSA法）的执行命令 紊流模型 两相间的相关关系 粒子尺寸的计算（SHADOW phase法） 百科全书、帮助和例题集 10．参考例题一 11．参考例题二 1．实用上的重要性 包括两相流在内的多相流，对如下的实际工学、环境的应用具有很大的重要性。 蒸汽发生器、压缩装置、蒸汽涡轮机、煤燃烧炉、流动床反应炉。 流体喷雾器、流体中污染物质的分离、在自由表面问题上存在显著的界面等等。 多相流，由相互不同的运动的两种以上流体来表现。一般情况下，这些流体中，存在着不同的物理性质－温度、密度及传导性。 2．相的定义 所谓相，就是混合物质中可识别的类别的一种现象，可以如下的特征来表征： 热力学的相（固体、液体或气体） 尺寸（例：200到400微米之间的全粒子） 几何形状（例：完全圆形粒子） 温度（例：500K以上的全粒子） 最为一般性的区别是基于热力学的相。 即使相之间不混合，由明显的界面分开的情况下，用两相流的技巧也可以求解，但是，用SEM、HOL那样的变形单相法效果将会更好。 本章主要对分散流加以说明。 3．相的方程式 连续性方程 相的连续性方程可以看作管理相的体积分数的方程式。它们与单相流连续性方程相对应。第相的连续性方程式为 式中 ――第相的体积分数，； ――第相的密度，； ――第相的速度矢量，； ――第相扩散系数，； ――从其它相得到的第相的密度流量，。 相的保存式 第相的变量的保存式为 式中 ――相内部扩散系数，； ――相内部源项，[的单位]／（）； ――由其它相得到的相间源项，[的单位]／（）。 注意： 加上体积分数，将引入考虑其它相“稀释”的影响。 相内部扩散项表示分子混合和紊流混合。 相扩散项表示由分散相粒子的紊流扩散引起的的输运。 相间偶合方程 描述相状态的方程式，是基本的Navier-Stokes方程。这些相各自根据体积分数，只占据某一部分领域。另外，相之间存在质量、动量、以及能量等交换。这些作为相间源项被考虑了，经常称之为构成关系（相间关系）。在多数情况下，其表现主要来自经验性的实验。 4．IPSA解法 两相流现象的预测中，需要计算以下变量。 ● 名相的3个（最多）速度分量 ● 名相的体积分数 另外，根据需要，计算以下项： ● 温度 ● 化学组成 ● 粒子尺寸 ● 紊流量 ● 压力 用PHOENICS变量名表示如下： 变量名（第一相） 变量名（第二相） 速度分量 ，， ，， 体积分数 压力 温度（热焓） 紊流参数 ， 化学浓度 作为用PHOENICS的两相流解法，采用了IPSA法（InterPhase Slip Algorithm），该方法有如下特征： ● 使用固定网格，采用了“浸入连续体”的概念，用Eulerian-Eulerian法，求解各相的方程式。 ● 体积分数（），作为相占据的容积比例来计算。它可以解释为：在指定的区域及时间内，作为看成第相的可能性。 ● 所有的体积分之和必需为1。 另外，用IPSA法从两个连续式（）中求1个压力（）。因此，把两相的连续方程加权平均，与用“Joint Continuity Equation”的SIMPLE方法同样地导出压力修正的方程式。求解顺序基本上与SIMPLE方法相同，但在相体积分数的计算以及加权平均法方面，使用了如下的特殊的方法。 ５．计算（IPSA法）的执行命令 为了求解两相流IPSA法被执行，Solver-Earth，将不区别相的差异。即，若哪一相的体积分数变成1.0的话，则只对那一相进行单相流计算。 # Group 7 输入为启动IPSA的命令： ONEPHS=F (默认：Ｔ) 用SOLVE命令追加指定所需要求解的两相流变量 SOLVE （U2，V2，W2， R1，R2， H2，C2，C4，…