今宏电子期刊 - 第二十八期—04 Simcenter Star-CCM 相间相互作用拓扑

双流体模型提供了一个灵活的框架，其中离散、分层或混合的两相流可以通过使用适当的封闭关系来建模。对于给定的一对相，Simcenter STAR-CCM+ 中的多相分离流模型可以对不同类型的相拓扑进行建模。

 

连续-离散相的相间相互作用拓扑提供了在整个域中在任何时候，对离散在另一相中的一个相的相互作用进行建模的方式。

在以下方程中，下标 c 表示连续相，下标 d 表示离散相。下标 ij 描述相 i 和相 j 之间的相互作用，其中 i 和 j 可以是连续相或离散相。

多流态拓扑是一种扩展拓扑定义，其中可以对所有类型的多相流即离散（例如气泡、液滴和颗粒流）和分层（例如自由表面流）流进行建模。

在很多实际情况下，需要模拟离散和分离的两相流。为了实现这种组合模拟，流拓扑必须分为离散和分离的两相流。Simcenter STAR-CCM+ 采用基于体积分数的标准将流态分为离散和分离的两相流。

作为第一步，离散和分离两相流的共存要求一对相必须是一组主相 (p) 和次相 (s)，而不是一对连续和离散相。基于这一定义，对于一对主相和次相，根据次相的体积分数来定义三个流态：

要更清楚地了解此流态定义，将水系统视作主相，将空气视作次相。在这种情况下，多流态模型处理第一离散状态下的气泡流、第二离散状态下的液滴流，以及大尺度交界面状态下分离的水气流。

为了在每个计算网格单元中强制进行流态分类，通过使用每个流态拓扑结构的相互作用的加权总和来计算总的线性化曳力系数 A 和热传递系数 h，如下所示：

其中，Wr 为权重函数。

取决于次相体积分数的权重函数如以下绘图所示：