1.多相流模型
相具有可定义的边界，对周围流场有特定的动力响应。相一般分为固体、液体和气体，但也可指其他形式：有不同化学属性的材料，但属于同一种物理相（如液-液等）。
多相流体系统分为一种主流体相和多种次流体相，如图2-67所示。其中一种流体是连续的（主流体，Primary Phase）；其他相是离散的（Secondary Phase），存在于连续相中；可以有多种次流体相，代表不同尺寸的颗粒。常见的多相流体系统如图2-67所示。
图2-67 常见的多相流体系统
FLUENT包括4种不同的多相流模型：Discrete PhaseModel（DPM）、Volume of Fluid Model（VOF）、Eulerian Model和Mixture Model。
选择合适的多相流模型非常重要，这取决于流体是分层的，还是离散的（由两相间的长度尺度界定）；还需要考虑Stokes数（颗粒松弛时间和流体特征时间的比例）。
2.化学反应流模型
FLUENT包含了从计算均相反应到非均相反应的多个反应模型，如炉子、锅炉、热处理炉、燃气轮机、火箭发动机和内燃机等。
（1）污染物模型
污染物模型包括：
NOx形成模型。用于预测定性的NOx形成趋势。FLUENT包括3种NOx产生机理：Thermal NOx、Prompt NOx、Fuel NOx。典型案例：喷入氨水或尿素。
烟灰形成模型。包括Moos-Brookes模型、一步模型、两步模型。典型案例：烟灰对辐射吸收的影响。
SOx形成模型。包括求解SO2，H2S或SO3方程。一般的SOx预测都作为后处理过程来进行。
（2）DPM模型
DPM模型特征包括：
颗粒/液滴/气泡的轨迹在拉格朗日坐标系求解。
颗粒和连续相可以进行热、质量、动量的交换。
每一条轨迹代表一组有相同初始属性颗粒的行为。
单个颗粒的互相影响被忽略。
离散相体积分数必须小于10。
多个子模型包括：
离散相的加热/冷却。
滴的蒸发和沸腾。
可燃固体的挥发分析和焦炭燃烧。
喷雾模型模拟
滴破碎和聚合。
磨损/增长。
应用范围包括颗粒分离、分级、喷雾干燥、浮质沉积、气泡喷射、液体燃料和煤粉燃烧等。
（3）表面反应
对于化学组分沉积到表面的反应，将沉积的组分处理为和气相组分不同的另外一种组分。
对每个吸收表面组分求解地点平衡方程；
可以考虑详细表面反应机理（任意的多步反应，任意数量的气相组分/沉积组分）。
CHEMKIN中的表面反应机理可以读入FLUENT。
表面反应可以在壁面或多孔介质中发生。
可以在不同的表面定义不同的表面反应机理。(www.xing528.com)
应用范围包括催化反应和CVD（化学沉积）。
3.动网格
模拟运动部件有5种方法：单参考坐标系法、多参考坐标系法、混合平面法、滑移网格法和动网格法。前3种方法主要用于稳态，而滑移网格和动网格本质是瞬态的。激活这些模型，将流体域由固定改为动坐标系或动网格设置。大多数物理模型和动坐标系或动网格法兼容（如多相流、燃烧和传热等）。
许多问题需要考虑平移或旋转的部件。对移动域，有两种基本的模型方法：
运动的参考坐标系，包括单参考坐标系法、多参考坐标系法和混合平面法。参考坐标系和运动域联系在一起，通过修正控制方程来考虑运动坐标系。
运动/变形域，包括滑移网格法和动网格法。域的位置和形状在静止坐标系下跟踪，求解本质上是瞬态的。
（1）单参考坐标系模型
单参考坐标系模型（SRF）把单一的运动域和一个坐标系连接起来。所有的流体域在运动坐标系下定义，并在旋转坐标系中引入了附件加速度。使用运动坐标系的意义在于：在静止坐标系下流场是瞬态的，使用旋转坐标系后可以把流场看做是稳态的。其优势在于：①用稳态方法求解；②边界条件更简单；③调试更快捷；④更容易的后处理的分析。
（2）多参考坐标系模型
单参考坐标系不适合包括有静止域和运动域的多域问题。此时可以把域分割为多个域，一些域旋转，一些域静止。域之间通过交界面（Interface）传递数据。多域问题（叶轮+蜗壳）如图2-68所示。对于域之间的交界面，处理方式分为以下几种：①多参考坐标系模型（MRF）稳态（近似）；②混合平面模型（MPM）稳态（近似）；③滑移网格模型（SMM）瞬态（精确）。
（3）混合平面模型（MPM）
混合平面模型（MPM）方法是对多级轴流和离心旋转机械的稳态解法，适合于求解由多个单通道、旋转或静止流体域组成，有自己的进口、出口、壁面和周期边界（每个域是一个SRF模型）的求解域，如图2-69所示的多级叶轮问题。
图2-68 多域问题（叶轮+蜗壳）
图2-69 多级叶轮问题
MPM方法的做法是：①对每个域求解稳态的SRF，通过边界条件链接各个域，链接域的边界称为混合平面；②通过混合平面的变量是周向平均值，随每步迭代更新，分布可以是径向或轴向；③求解收敛后，混合平面将调整为一般流动条件。
MPM的优势在于求解只需要一个流道，和叶片数量无关。
（4）滑移网格模型
在旋转机械中，由静止部件和旋转部件的相对运动导致的瞬态相互作用一般分为位差相互作用（压力波相互作用）、尾迹相互作用和激波相互作用3种情况。MRF和MPM模型都忽略了瞬态相互作用，仅限于瞬态效应小的流动。而如果瞬态效应不能忽略，则可以使用滑移网格模型（SMM）方法考虑静止部件和旋转部件的相对运动。
SMM模型与MRF模型类似，计算域分为运动域和静止域，由非一致网格界面连接，如图2-70所示。与MRF模型不同的是，SMM模型每个域的网格是时间的函数，随时间改变，这样使得问题本身就是瞬态的。
图2-70 滑移网格的运动形式
SMM模型和MRF模型的另一个不同之处是，控制方程有新的动网格形式，在静止坐标系下求解绝对量。没有使用运动坐标系形式，如动量方程源项中没有附加加速度的作用；方程组是通用的运动/变形网格形式的一种特殊情况，而假设为刚性网格运动和滑移，非一致网格界面。
（5）动网格（DM）
FLUENT的动网格技术，可以帮助用户解决诸如内燃机马达内的活塞运动、容积泵、机翼摆动、阀门开关过程、动脉扩张和收缩等复杂问题。
FLUENT引入动网格模型来移动边界，并调整网格。动网格的生成方法如图2-71所示。
图2-71 动网格的生成方法
a）层铺法 b）局部重划法 c）弹簧式
① 层铺法：随着边界的移动，单元层生成或消失。单元层对应的面网格只能是四边形，对应的体网格只能是结构网格（六面体或O型网格），适用于边界在小范围或大范围内的线性或旋转运动。
② 局部重划法：随着边界移动，网格扭曲大的区域网格重新划分，适用于三角形/四面体网格类型，边界运动范围大。
③ 弹簧式：适用于小范围的边界变形，单元的连接和数量不变，也适用于小范围变形的三角形/四面体网格。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
