Fluent多相流模型全解析：VOF、Mixture、Eulerian一网打尽

在欧拉方法 中，不同的相在数学上被视为相互渗透的连续相。由于某一相的体积不能被其他相所占据，因此引入了相体积分数 的概念。

假设这些体积分数是空间和时间的连续函数，它们的和等于1。推导出各相的守恒方程，得到各相具有相似结构的方程组。这些方程通过提供从经验获得的本构关系而封闭，或者，在粒状流动的情况下，通过动力学理论的应用而封闭。

在ANSYS Fluent 中，提供了三种欧拉多相流模型：volume of fluid (VOF) 模型, mixture模型, 和 Eulerian 模型。下面对这三个模型进行一下简单的介绍：

VOF（Volume Of Fluid）模型：

VOF模型 是一种应用于固定欧拉网格的表面跟踪技术。VOF模型用于两种或多种不混溶的流体，而流体之间的界面位置是我们感兴趣的。在VOF模型中，流体共享一组动量方程，并且在整个域中跟踪每个计算单元中每种流体的体积分数。

VOF模型可应用于：分层流动、自由表面流动、填充、晃动、大气泡在液体中的运动、溃坝后液体的运动、射流破裂的预测(表面张力)以及任何液-气界面的稳态或瞬态跟踪。

Mixture模型 ：

混合模型可用于两种或两种以上的相(流体或颗粒)。在欧拉模型中，相被视为相互渗透的连续体。混合模型求解混合动量方程，用相对速度来描述分散相。

混合模型可应用于：低负荷颗粒流、气泡流、沉降和旋风分离器。混合模型也可以用于没有相对速度的分散相来模拟均匀多相流。

Eulerian模型 ：

欧拉模型是ANSYS Fluent中最复杂的多相流模型。它要为每一项求解一系列的动量和连续性方程。通过压力和相间交换系数实现了耦合。

处理这种耦合的方式取决于所涉及相的类型：颗粒状(流体-固体)流动与非颗粒状(流体-流体)流动的处理方法不同。

对于粒状流动，应用动力学理论得到颗粒流的性质。两相之间的动量交换也取决于所模拟的混合物的类型，ANSYS Fluent的用户定义函数可用来定义计算动量交换。

欧拉多相流模型可应用于：气泡塔、提升器、颗粒悬浮和流化床。