基于CFD-FLUENT 夹层气液两相流仿真分析

唐 明，刘庆扬

（江苏丰尚智能科技有限公司，江苏 扬州 225100）

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Fluent 是目前国际上比较流行的通用CFD 软件包，在美国的市场占有率为60%，只要涉及流体、热传递及化学反应等的工程问题，都可以用Fluent 进行解算。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气等方面都有着广泛的应用[1]。如石油天然气工业上的应用就包括燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、多项流、管道流动等[2]。20 世纪70 年代以来，飞速发展起来的计算流体力学为实验研究和理论研究起到了促进作用，也为简化流动模型提供了更多的依据，使得多分析方法得到发展和完善。实验研究、理论分析方法和数值模拟已经成为当前研究流体运动规律的三种基本方法[3]。其中数值模拟在工程实践中的应用已经越来越广泛，成为工程实践重要的理论依据和技术支撑[4]。

CFD-FLUENT 软件被广泛用于流体仿真分析等过程中，其中VOF 多项流模型可以很好的描述整个流动过程。VOF 模型适合于求解分层流和需要追踪自由表面的流动问题，比如水面的波动、容器内液体的填充等。椭圆形夹层空腔内实现流体的填充，需考虑规则曲面形状结构和夹层厚度较小等特点。在进行气液两相流模拟时，容易出现挂壁及气液混合现象。在实际工程应用中，必须克服这种不利影响，顺利完成气相及液相的分离与夹层中两相的充排。VOF 气液两相流的模拟，就是在建立3D 模型的基础上，对椭圆形夹层充排液过程的数值仿真，从而验证该方法的可行性，同时分析影响夹层充排液过程的因素，为实践提供理论依据。……