多相流理论建模

多相流理论在石油化工领域的应用研究综述

摘要:多相管道流动广泛存在于石油化工行业中，但目前国内外研究学者对多相管流机理问题在实验和理论方面尚存在有不一致的结论和认识，通过阅读相关领域文献，本文对多相管流研究进行调研整理,阐述了多相管流发展历程及研究现况，介绍了近些年来的研究热点，最后概述多相管流在石油化工行业的应用。关键词：多相管道，石油化工，研究热点，应用。

1.引言

多相管流是研究相异组份或者相异状态的物质共同存在于管流中的动力学及传热传质规律，广泛存在于石油化工、能源动力、低温制冷及航空航天等学科领域中。在石油化工中,常常需要处理不同组份或者不同相态物质的流动问题,这种体系通常被称作多相体系,相应的流动被称为多相流[1]。两相以上的流动广泛存在于石油化工中,如石油、天然气、水三相流动,甚至油、气、水、沙四相同时流动。

随着工业科技的发展，多相管流的原理研究及其应用俨然是石油化工领域的重要研究课题。但时至目前，研究人员仍不能彻底掌握多相流的原理，对许多问题在实验和理论方面尚存在有不一致的结论和认识,所以也还不能提出精确描述多相流动特征的模型，多相流总体的理论体系框架还很不完善，高精度、适用范围宽、便于实际应用的多相流技术还有待逐步发展,数值计算方法也还有发展空间[2]。

2.多相管流研究历史和现状

2.1研究历史

1949年，Lockhart-Martineli[3]首次提出利用经验关系代数式来求解多相管流的流动特性参数,直到上个世纪80年代,多相管流的学者都在探讨较广泛的流动前提下,广泛得到实验数据和现场数据，并利用统计学等数学的方法,得出相应经验或者半经验的公式。其优势是计算简单,在实验范围内计算精度高，其缺陷是只适合在特定的条件下应用。

此后研究学者们几乎都将科研重心转到了机理研究上,探究多相管流的物理特性,建立相应数学物理模型,用数值方法简化并利用计算器得出其解。Barnea[4]提出的统一流动模型适用任意倾角下的流型判断,并指出各种流型之间变化的规律。Taitel[5]的段塞流动适用于任意倾角，根据质量守恒定理得出单元段塞内的平均持液率，根据动量定理得出液膜区长度和一个段塞单元长度,根据作用力定理得出通过段塞单元的压降。Alves[6]的统一环状流模型在任意倾角均适用,发现环状流和分层流流型有许多共同点,不同点是环状流的气芯在中，使气液相界面间摩阻系数计算方式不同。Gozllez[7]的统一泡状流数理模型能对泡状流中的液体持液率进行精确预测。统一流动模型的优势是其精度较高，可以得到流型的流动原理并且有更宽泛的适用性。

随着多相管流的研究深入，研究者逐渐从研究现象向原理研究发展，因为研究多相流机理才可以真正抓住流型及各种流型变换的本质。B.D.wood[8]等人对段塞流在下倾管中运动原理进行分析,发现下倾管为大倾角时，不会出现段塞流，而仅仅在下倾角较小时，由于长波出现导致流型不稳定才会出现段塞流。Taitel[9]等人对水平管、上倾管中产生段塞流的本质进行深入的分析研究,认为多相管路的扰动、管路倾斜角度的变化以及气液两相流量的变化等情况使管中出现Kelvin-Helmholtz小波的不稳定现象是水平管和上倾管中易出现段塞流的本质因

素，使多相管流管内流型发展，最终形成段塞流。

多相管流过程非常复杂,国内外科研人员对多相管流进行了大量研究,但存在的问题主要是多相管流问题在实验和原理方面尚存在不统一的认识和结论,多相流的体系框架建立还不够完善,适用范围广、精度高、实用性强的多相流实验性测试方法还有待研究,数值计算方法也还不够成熟[10]。

2.2研究现状

到目前为止的研究现状是：工程问题可通过实验研究得以解决,对特定问题理论上已有比较清晰的认知,数值计算和数值模拟也已得到一定的发展。

当前的发展趋势是针对多相管道流动基础进行探究,提出合理的数学物理模型进行数值模拟,再用典型的实验结果去检验，完善其数学模型,令其能得到更全面的应用。但目前数学模型工艺计算大都需借助经验公式和半经验公式得到,适用范围十分局限。在实验条件范围内，经验公式都拥有较好的准确度,可推广到实际工程情况时便会引起大的偏差,甚至完全错误的结果[11]。

对于多相管流的参数计算，其核心内容为流型的判断、含液率及压力梯度的计算。其中流型判断、含液率计算是其根本,而最终目的是为了得到压力梯度的计算方法。而多相管流的复杂性在于流型的不可确定性和多样性、多相流各相间存在质量及能量的交换和力的相互作用、界面不稳定和随机特性及流动特性参数难以测量。所以相比于单相管流，多相管流的研究更加困难。

当今石油化工中大部分两相流分析都依赖于稳态模型，完整的管路认为是由多段上坡管及下倾管组成，气液两相的流量、流动特性以及流型、压降和含液率可利用经验公式或机理模型得出。其中稳态气液两相流的机理模型是基于气液两相的质量守恒方程和动量守恒方程得出的，这些机理模型都与气液两相流的流型有关，对于段塞流，无论水平管、倾斜管和竖直管，学者都进行了大量的研究工作，Dukler和Hubbard[12]率先提出一种段塞流模型。

利用模型得到的计算结果一般不能直接用于实际多相管路计算，必须在压力低、管径小和输量小得出的代数式加以修改,才可使之用于现场。因此现在学者探究的方向有:（1）各种不同的经验公式在流型的判断、计算含液率以及压力梯度的预测方面各有优劣势及适用范围,应将各种经验公式加以恰当的整合,从而取得应用性更宽泛、更高精度的组合模型。（2）探究各流型的多相管流流动规律,研究得到不同流型相互之间转化的条件，建立起转化模型，求解不同流型下的数理方程。（3）选用效果好的测试方法,研究建立起各种流型瞬态模型,得出求解各流型下瞬态模型的方法。多相流本身非常复杂，在数值模拟方面提出更为合理的多相管流理论模型，基本控制方程与圈闭条件的结合，对比各种离散化方法，加快离散化方程求解速度、增强计算机程序强壮性等仍然是研究学者们不断追求的方向。

研究建立准确度高的模型，不仅需要进行更为精细的理论推导以及基础物理的发展,而且还要体量更大的实验及数值模拟数据。由此多相流相关的CFD模型开发在石油化工领域中变得格外重要。多相管流数值模拟的方法可分为两大方向:多流体模型法以及拉格朗日法[13]。

3.多相管流研究热点

3.1地形起伏多相管流的研究

对于存在地形起伏多相管流探究，把在小管径、低压和低流量得出起伏段塞流的特性参数变化规律加以整理，扩展到现实工程管路中是十分有意义的。段塞流动的物理参数有很多，主要有液膜区的长度、单元段塞长度、液膜区含液率以

及段塞流动频率等。目前对于段塞流这种流型形成的实质机理，国内外专家学者仍有许多不同的意见,尤其是对于关键物理参数的计算方面，目前对段塞流中的特性参数进行计算的模型有很多，然而均存在准确度不高的特点,十分有必要得到更加完美的段塞流的数理模型来计算关键特性参数。

由于石油化工工程上的需要，现阶段多相管流研究出现了由静态模型研究转型到瞬态多相管流模型的发展。稳态、仅与空间位置有关的公式在瞬时改变条件下无法使用，又由于瞬态两相流模型是基于各相基本的守恒方程，相界面之间的动力学相互作用也是基于更为基础的水平，所以这种模型的适用范围更广泛。所以得到瞬态多相管流模型十分有意义[14]。近些年水平管和倾斜管的瞬态两相流模型逐渐发展起来。Ishii和Mishima[15]提出了在段塞流模型中计算一个拖动系数和虚拟质量力更加具体的分析了段塞流动的动力学特性，VDeHenau[16]提出了一种计算段塞流流动特性参数的瞬态模型考虑了拖动系数和虚拟质量力对段塞流的影响。瞬态多相管流模型建立的困难在于能否实时精确的得到各工艺参数,尤其是对流型和持液率的检验以及求解。

3.2多相管流的流型、压力梯度及持液率研究

目前针对气液两相流的流型判断以及压力梯度的研究方面,在存在重力条件下的水和空气的两相管流流型及流型图的研究及压力梯度计算已经十分透彻，但是面对小尺度的微管或者非常规管道形状以及流体物性差异带来的在管内气液两相流的流型和压力梯度的研究就十分有限。

流型研究方面，王树众[17]对空气-油在垂直下降管中的流型进行实验研究，表明油气两相流的流型不同于低粘液体的两相流流动并且流型与液体的粘度密切相关。Wolk[18]研究了铅直向上的当量直径为6mm的非圆形截面管道中的流型变化情况，完善了非常规管道形状管道各流型转换的所需参数值。

压力梯度研究方面，Dziubimsk[19]通过实验研究发现管道内非牛顿流体与气体一块输送的能大大减小平均压力梯度，并提出了半理论半经验的计算压力降的方法。Zhao[21]模拟航天器的微重力条件下的空气-水两相管流压力梯度,实验比较发现影响气液两相流压力梯度的主要因素并非重力。

持液率研究方面，Cai[22]通过对油气的混合物处于泡状流和弹状流这两种流型情况下在铅直管内向下流动的持液率进行研究并得出相应规律。Hewitt[20]通过对油、气、水三相在管道内流动时的持液率进行研究发现：随着管道内持液率变化规律与油气水三相的比例有关,持液率随水相上升首先会不断上升,最终达到一个峰值再快速降低。

4.多相管流在石油化工领域应用

在油气田的集输过程中，经常采用多相管流的方式输送。由于陆地上油气资源有限性，使人们将视野逐步转向深海、荒漠等地区。采用多相混输投资少、运行费用低，相对单相管路优势明显，多相管输逐渐成为油气储运中常见的运输方式之一[23]。石油工程方面，大量学者进行了实验和理论研究工作,获得了在水平井中的油-气两相管流持液率、压力梯度以及流体的流出状况，最终才将水平井开采技术应用于实际。油气混输过程中会出现不稳定的段塞流情况，如果出现严重的段塞流工况，出口的设备运行工况变化剧烈，可能导致由于设备无法正常运作，影响到油气产能。为了确保混输管道在不同实际工况的正常平稳运行，Minami[24]通过实验和数值模拟相结合的方式对清管通球过程进行了研究，提出的清管器运行模型能预测清管压力、清管速度、持液率等参数，计算结果和实际测得值吻合的很好。流化床在化工领域广泛使用，其中的三相流化床作为一种关

键的化工反应器也有着不可比拟的地位。因此针对三相流化床的研究十分广泛。Gavery[25]针对流化床中的泡状流动过程进行研究，分析多种参数对其的泡状流动的影响。

5.结语

多相管流的研究涉及到物理、化学、数学及计算机等多个学科交叉,难度很大。因为多相管流在石油化工领域中的内容十分繁杂,探讨范围很宽,没办法一一进行详尽举例，本文中所探讨的内容是目前为止石油化工方面多相管流研究的历史、现状、热点及应用，每个研究方向的文献都十分的丰富,本文只列出讨论领域较为经典的参考文献进行说明。

参考文献：

［1］陈家琅.石油气液多相管流研究展望[J].油田地面工程,1989,8(5):1-4.

［2］陈学俊.多相流研究的进展[J].自然科学进展--国家重点实验室通讯,1991(2):113-118. ［3］LockhartRW,Martinelli R C. Proposed correlation of data for isothermal two-phase, two-component flow in pipes[J]. Chem. Eng.Prog,1949,45(1):39-48.

［4］Barnea D. A unified model for predicting flow-pattern transitions for the whole range of pipe inclinations[J]. International Journal of Multiphase Flow, 1987, 13(1): 1-12.

［5］Taitel Y, Dukler A E. A model for predicting flow regime transitions in horizontal and near horizontal gas‐liquid flow[J]. AIChE Journal, 1976, 22(1): 47-55.

［6］Alves I M, Caetano E F, Minami K, et al. Modeling annular flow behavior for gas wells[J]. SPE production engineering, 1991, 6(04): 435-440.

［7］Gomez L E, Shoham O, Schmidt Z, et al. A unified mechanistic model for steady-state two-phase flow in wellbores and pipelines[C]//SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers, 1999.

［8］Woods B D, Hurlburt E T, Hanratty T J. Mechanism of slug formation in downwardly inclined pipes[J]. International journal of multiphase flow, 2000, 26(6): 977-998.

［9］Taitel Y, Sarica C, Brill J P. Slug flow modeling for downward inclined pipe flow: theoretical considerations[J]. International journal of multiphase flow, 2000, 26(5): 833-844.

［10］蒲明. 中国油气管道发展现状及展望[J]. 国际石油经济, 2009 (3): 40-47. ［11］罗小明. 气液两相和油气水三相段塞流流动特性研究[D]. 青岛：中国石油大学（华东）, 2007. ［12］Dukler A E, Hubbard M G. A model for gas-liquid slug flow in horizontal and near horizontal tubes[J]. Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 1975, 14(4): 337-347.

［13］詹树华. 几种化工及冶金反应器内多相流动传输现象的模拟研究[D]. 长沙：中南大学, 2004.

［14］夏丽洪, 郝鸿毅, 杨慧玲. 2013 年中国石油工业综述[J]. 国际石油经济, 2014 (4): 45-53.

［15］Ishii M, Mishima K. Two-fluid model and hydrodynamic constitutive relations[J]. Nuclear Engineering and design, 1984, 82(2): 107-126.

［16］De Henau V, Raithby G D. A transient two-fluid model for the simulation of slug flow in pipelines—I. Theory[J]. International journal of multiphase flow, 1995, 21(3): 335-349.

［17］王树众, 林宗虎, 王妍芄. 垂直下降管中两相流的流型以及液相粘度对流型的影响[J]. 应用力学学报, 1998, 15(3)：25-29.

［18］W?lk G, Dreyer M, Rath H J. Flow patterns in small diameter vertical non-circular channels[J]. International journal of multiphase flow, 2000, 26(6): 1037-1061.

［19］Dziubinski M. A general correlation for two-phase pressure drop in intermittent flow of gas

and non-newtonian liquid mixtures in a pipe[J]. Chemical engineering research & design, 1995, 73(5): 528-534.

［20］Hewitt G F, Pan L, Khor A H. Three-phase gas-liquid-liquid flow: flow pattern, holdup and pressure drop[J]. ISMF, 1997, 97: 7-10.

［21］Zhao L, Rezkallah K S. Pressure drop in gas-liquid flow at microgravity conditions[J]. International journal of multiphase flow, 1995, 21(5): 837-849.

［22］Cai J, Chen T, Ye Q. Void fraction in bubbly and slug flow in downward air-oil two phase flow in vertical tubes[C]//international symposium on multiphase flow, Beijing. 1997.

［23］喻西崇, 冯叔初. 起伏多相管流压降计算方法的研究[J]. 油气田地面工程, 2000, 19(5): 1-2.

［24］Minami K, Shoham O. Pigging dynamics in two-phase flow pipelines: experiment and modeling[J]. SPE production & Facilities, 1995, 10(04): 225-232.

［25］Gavroy D, Joly-Vuillemin C, Cordier G, et al. Gas hold-up, liquid circulation and gas-liquid mass transfer in slurry bubble columns[J]. Chemical engineering research & design, 1995, 73(6): 637-642.

Fluent多相流模型选择

FLUENT多相流模型分类 1、气液或液液流动气泡流动：连续流体中存在离散的气泡或液泡液滴流动：连续相为气相，其它相为液滴栓塞（泡状）流动：在连续流体中存在尺寸较大的气泡分层自由流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。 2、气固两相流动粒子负载流动：连续气体流动中有离散的固体粒子气力输运：流动模式依赖，如固体载荷、雷诺数和例子属性等。最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床以及各相同性流流化床：有一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器进入筒内，从床底不断冲入的气体使得颗粒得以悬浮。 3、液固两相流动泥浆流：流体中的大量颗粒流动。颗粒的stokes数通常小于1。大于1是成为流化了的液固流动。水力运输：在连续流体中密布着固体颗粒沉降运动：在有一定高度的盛有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质，随后，流体会出现分层。 4、三相流以上各种情况的组合多相流动系统的实例气泡流：抽吸、通风、空气泵、气穴、蒸发、浮选、洗刷。液滴流：抽吸、喷雾、燃烧室、低温泵、干燥机、蒸发、气冷、洗刷。栓塞流：管道或容器中有大尺度气泡的流动分层流：分离器中的晃动、核反应装置沸腾和冷凝粒子负载流：旋风分离器、空气分类器、洗尘器、环境尘埃流动气力输运：水泥、谷粒和金属粉末的输运流化床：流化床反应器、循环流化床泥浆流：泥浆输运、矿物处理水力输运：矿物处理、生物医学、物理化学中的流体系统沉降流动：矿物处理。多相流模型的选择原则 1、基本原则

1)对于体积分数小于10%的气泡、液滴和粒子负载流动，采用离散相模型。 2)对于离散相混合物或者单独的离散相体积率超出10%的气泡、液滴和粒子负载流动，采用混合模型或欧拉模型。 3)对于栓塞流、泡状流，采用VOF模型 4)对于分层/自由面流动，采用VOF模型 5)对于气动输运，均匀流动采用混合模型，粒子流采用欧拉模型。 6)对于流化床，采用欧拉模型 7)泥浆和水力输运，采用混合模型或欧拉模型。 8)沉降采用欧拉模型 9)对于更一般的，同时包含多种多相流模式的情况，应根据最感兴趣的流动特种，选择合适的流动模型。此时由于模型只是对部分流动特征采用了较好的模拟，其精度必然低于只包含单个模式的流动。 2、混合模型和欧拉模型的选择原则 VOF模型适合于分层的或自由表面流，而混合模型和欧拉模型适合于流动中有相混合或分离，或者分散相的体积分数超过10%的情况（小于10%可使用离散相模型）。 1)如果分散相有宽广的分布（如颗粒的尺寸分布很宽），最好采用混合模型，反之使用欧拉模型。 2)如果相间曳力规律一直，欧拉模型通常比混合模型更精确；若相间曳力规律不明确，最好选用混合模型。 3)如果希望减小计算了，最好选用混合模型，它比欧拉模型少解一部分方程；如果要求精度而不在意计算量，欧拉模型可能是更好的选择。但是要注意，复杂的欧拉模型比混合模型的稳定性差，可能会遇到收敛困难。

多相流技术的发展现状

多相流技术的发展现状物质一般可分为气体、液体和固体三种相态。气体和液体不能承受拉力和切力，没有一定的形状，具有流动性，因此统称为流体。在流体中如有固体颗粒存在，则当流体速度相当高时，这种固体颗粒就具有与一般流体相类似的性质而可看作拟流体。这样，在一定的条件下，就可以处理气体、液体、固体三种相态的流动问题。经典流体力学所处理的只是一种相态的均质流体，即气体或液体的流动问题。但是在许多工程问题以及自然界的流动中，必须处理许多不同相态的物质混合流动的问题。通常把这种流动体系称为多相体系，称相应的流动为多相流。最普通的多相流由两个相组成，称为二相流。不同相态物质的物性有很大的差别，通常根据物质的相态，把二相流分为气液二相流，气固二相流，液固二相流等。气液二相流在核电站反应堆及蒸汽发生器、火力发电厂锅炉、汽轮机及凝汽器、炼油厂分馏塔中蒸发和凝结过程以及在化工、天然气液化、海水淡化及制冷系统中的蒸发器、重沸器、冷凝器等方面均有广泛的应用。在内燃机和燃油炉的液体燃料燃烧过程中也很重要。近20多年来随着原子能电站的建立、高温高压火电机组的出现以及大型石油化工企业的建设，气液二相流及其传热性能在设备设计与安全运行中显得越来越重要。气固二相流在煤粉燃烧、气力输送与分离、流化床燃烧及反应器、除尘器以及在最近发展的煤的液化和气化技术中十分重要。火箭发动机排气中固体微粒的运动以及地球物理和天体物理中的尘埃流动也都涉及固体微粒的流动。液固二相流在水利工程中泥沙的沉积、化学工程中流化床反应器、液体的渗流及泥浆流动等方面均很重要。总之，多相流是一门在许多工程领域中有广泛应用的重要学科，在最近20多年中得到了迅速的发展，国际学术活动也相应增加。多相流体力学研究的根本出发点是建立多相流模型和基本方程组。在此基础上分析各相的压强、速度、温度、表观密度和体积分数、气泡或颗粒尺寸分布、相间相互作用（如气泡或颗粒的阻力与传热传质）、颗粒湍流扩散、流型、压力降（两相流通过管道时引起的压差）、截面含气率、流动稳定性、流动的临界态等。描述多相流体可用不同的模型。对各相尺寸均较大（与流动的几何尺寸相比）的体系，可对各相内部分别运用单相流体力学模型写出各自的基本方程组。若分散相的尺寸不太大，一般用体积平均概念，即认为各相占据同一空间并相互

多相流模拟知识讲解

多相流模拟

多相流模拟介绍自然界和工程问题中会遇到大量的多相流动。物质一般具有气态、液态和固态三相，但是多相流系统中相的概念具有更为广泛的意义。在多项流动中，所谓的“相”可以定义为具有相同类别的物质，该类物质在所处的流动中具有特定的惯性响应并与流场相互作用。比如说，相同材料的固体物质颗粒如果具有不同尺寸，就可以把它们看成不同的相，因为相同尺寸粒子的集合对流场有相似的动力学响应。本章大致介绍一下Fluent中的多相流建模。多相流动模式我们可以根据下面的原则对多相流分成四类： ?气-液或者液-液两相流： o气泡流动：连续流体中的气泡或者液泡。 o液滴流动：连续气体中的离散流体液滴。 o活塞流动：在连续流体中的大的气泡 o分层自由面流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。 ?气-固两相流： o充满粒子的流动：连续气体流动中有离散的固体粒子。 o气动输运：流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床，以及各向同性流。 o流化床：由一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器导入筒内。从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。改变气体的流量，就会有气泡不断的出现并穿过整个容器，从而使得颗粒在床内得到充分混合。 ?液-固两相流

o泥浆流：流体中的颗粒输运。液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。在泥浆流中，Stokes数通常小于1。当Stokes数大于1时，流动成为流化（fluidization）了的液-固流动。 o水力运输：在连续流体中密布着固体颗粒 o沉降运动：在有一定高度的成有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质。随后，流体将会分层，在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤积层，在顶部出现了澄清层，里面没有颗粒物质，在中间则是沉降层，那里的粒子仍然在沉降。在澄清层和沉降层中间，是一个清晰可辨的交界面。三相流 (上面各种情况的组合) 多相系统的例子 ?气泡流例子：抽吸，通风，空气泵，气穴，蒸发，浮选，洗刷 ?液滴流例子：抽吸，喷雾，燃烧室，低温泵，干燥机，蒸发，气冷，刷洗 ?活塞流例子：管道或容器内有大尺度气泡的流动 ?分层自由面流动例子：分离器中的晃动，核反应装置中的沸腾和冷凝 ?粒子负载流动例子：旋风分离器，空气分类器，洗尘器，环境尘埃流动 ?风力输运例子：水泥、谷粒和金属粉末的输运 ?流化床例子：流化床反应器，循环流化床 ?泥浆流例子: 泥浆输运，矿物处理 ?水力输运例子：矿物处理，生物医学及物理化学中的流体系统 ?沉降例子：矿物处理多相建模方法计算流体力学的进展为深入了解多相流动提供了基础。目前有两种数值计算的方法处理多相流：欧拉－拉格朗日方法和欧拉－欧拉方法。欧拉－拉格朗日方法

(推荐)FLUENT中两相流、多相流中模型的的选择问题

两相流：通常把含有大量固体或液体颗粒的气体或液体流动称为两相流；其中含有多种尺寸组颗粒群为一个“相”，气体或液体为另一“相”，由此就有气—液，气—固，液—固等两相流之分。两相流的研究：对两相流的研究有两种不同的观点：一是把流体作为连续介质，而把颗粒群作为离散体系；而另一是除了把流体作为连续介质外，还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体。引入两种坐标系：即拉格朗日坐标和欧拉坐标，以变形前的初始坐标为自变量称为拉格朗日Langrangian 坐标或物质坐标；以变形后瞬时坐标为自变量称为欧拉Eulerian 坐标或空间坐标。一.离散相模型 FLUENT在求解连续相的输运方程的同时，在拉格朗日坐标下模拟流场中离散相的第二相；离散相模型解决的问题：煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧等；应用范围：FLUENT中的离散相模型假定第二相体积分数一般说来要小于10-12%（但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即可模拟离散相质量流率等/大于连续相的流动）；不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题，包括：搅拌釜、流化床等；颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑；湍流中颗粒处理的两种模型：Stochastic Tracking，应用随机方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响；Cloud Tracking，运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道的湍流扩散。通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均轨道” 二.多相流模型 FLUENT中提供的模型： VOF模型(Volume of Fluid Model) 混合模型(Mixture Model) 欧拉模型(Eulerian Model) 1.VOF模型(Volume of Fluid Model) VOF模型用来处理没有相互穿插的多相流问题，在处理两相流中，假设计算的每个控制容积中第一相的体积含量为α1，如果α1=0，表示该控制容积中不含第一相，如果α1=1，则表示该控制容积中只含有第一相，如果0<α1<1，表示该控制容积中有两相交界面； VOF方法是用体积率函数表示流体自由面的位置和流体所占的体积，其方法占内存小，是一种简单而有效的方法。 2.混合模型(Mixture Model) 用混合特性参数描述的两相流场的场方程组称为混合模型；考虑了界面传递特性以及两相间的扩散作用和脉动作用；使用了滑移速度的概念，允许相以不同的速度运动；用于模拟各相有不同速度的多相流；也用于模拟有强烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度运动的多相流；缺点：界面特性包括不全，扩散和脉动特性难于处理。 3.欧拉模型(Eulerian Model) 欧拉模型指的是欧拉—欧拉模型；把颗粒和气体看成两种流体，空间各点都有这两种流体各自不同的速度、温度和密度，这些流体其存在在同一空间并相互渗透，但各有不同的体积分数，相互间有滑移；

石油化工多相管流研究综述及应用

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/cd1346985.html, 石油化工多相管流研究综述及应用作者：王祺来来源：《当代化工》2016年第02期摘要：多相管道流动广泛存在于石油化工行业中，但目前国内外研究学者对多相管流机理问题在实验和理论方面尚存在有不一致的结论和认识，文章对多相管流研究进行调研整理，阐述了多相管流发展历程及研究现况，介绍了近些年来的研究热点，最后概述多相管流在石油化工行业的应用，对学者研究石油化工多相流管流问题起到一定理论指导。关键词：多相管流；石油化工；研究热点；应用中图分类号：TE 832 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）02-0345-03 Review and Application of Multiphase Pipe Flow in Petrochemical Industry WANG Qi-lai （China University of Petroleum， Beijing 102249，China） Abstract： Multiphase pipe flow is widely used in petrochemical industry， but the researchers at home and abroad do not form a unified understanding of multiphase pipe flow mechanism in experiment and theory. In this article， correlational researches of multiphase pipe flow were investigated and systemized； the developing history， research progress of multiphase pipe flow were introduced， then the research highlights of multiphase pipe flow in recent years were presented. Finally， application of multiphase pipe flow in petrochemical industry was discussed. Key words： Multiphase pipe flow； Petrochemical industry； Research highlights；Application 多相管流是研究相异组份或者相异状态的物质共同存在于管流中的动力学及传热传质规律，广泛存在于石油化工、能源动力、低温制冷及航空航天等学科领域中。在石油化工中，常常需要处理不同组份或者不同相态物质的流动问题，这种体系通常被称作多相体系，相应的流动被称为多相流[1]。两相以上的流动广泛存在于石油化工中，如石油、天然气、水三相流动，甚至油、气、水、沙四相同时流动。随着工业科技的发展，多相管流的原理研究及其应用俨然是石油化工领域的重要研究课题。但时至目前，研究人员仍不能彻底掌握多相流的原理，对许多问题在实验和理论方面尚存在有不一致的结论和认识，所以也还不能提出精确描述多相流动特征的模型，多相流总体的理论体系框架还很不完善，高精度、适用范围宽、便于实际应用的多相流技术还有待逐步发展，数值计算方法也还有发展空间[2]。

简易工作流设计模型

简易工作流设计模型一、工作流简介 (2) 二、工作流设计思路 (2) （一）工作流整体结构图 (2) 1．业务说明 (2) 2．工作流整体结构图 (2) （二）流程分类和流程实例设计 (3) 1．业务说明 (3) 2．界面设计 (4) 3．后台表-流程分类表 (4) 4．后台表-流程模板表 (5) 5．备注说明 (5) （三）自定义流程表单设计 (5) 1．业务说明 (5) 2．界面设计 (6) 3．后台表-模板表字段表 (6) 4．备注说明 (7) （四）流程步骤定义 (7) 1．业务说明 (7) 2．界面设计 (7) 3．后台表 (8) 4．后台表关系 (8) 5．备注说明 (8) （五）流程实例发起 (9) 1．业务说明 (9) 2．界面设计 (9) 3．后台表 (10) 三、结语 (11)

一、工作流简介工作流是指一类能够完全自动执行的经营过程，根据一系列过程规则，将文档、信息或任务在不同的执行者之间进行传递与执行。二、工作流设计思路（一）工作流整体结构图 1．业务说明整个工作流后台结构设计图，包含表单设计、流程设置、流程实例发起三个主要部分的后台表结构设计。 2．工作流整体结构图见下

（二）流程分类和流程实例设计 1．业务说明建立流程时候，需要先将流程进行分类，便于权限控制和梳理流程的层级关系；另外每个流程实例的数据，需要保存在流程实例表中进行区分（不同的流程实例对应的数据结构不一样，每条流程实例的实例数据也不一样）

2．界面设计 3．后台表-流程分类表 select * from xSYS_TableDefs where xHolderGUID='{00000000-0000-0000-0000-000000000000}'

多相流物性计算

原油密度计算公式分析与评价摘要：随着油气田的勘探开发逐渐转移到海洋、沙摸、极地等自然环境恶劣的地区，多相流技术得到了越来越广泛的应用。而物性参数是多相流分析的基础。不论采用何种分析模型，都要用到诸多热物性参数。其中，原油密度是油气输送过程中最基础又是最重要的物性参数，对于分析和研究多相流具有重要意义。本文比较分析在不同状态条件下原油密度的计算公式，为研究多相流技术做好必要的准备。关键词原油密度脱气原油溶气原油 1 引言进入21世纪以来，随着中国东部和西部地区油气田的进一步开发和国外油气资源的引入，我国油气管输技术有了很大的发展。其中，多相流技术在国民经济和人类生活中的地位日益重要。确实在实际的输送过程中，输送的流体多数情况下是多相流，为了建立较为合理的模型，在各种模型下计算流体的各物性参数，为工程设计提供数据。而原油密度是油气输送过程中最基础的物性参数。原油密度计算分为脱气原油密度计算和溶气原油密度计算。 2 原油密度计算 2.1 脱气原油密度计算 2.1.1 简单查表计算方法如果已知20℃原油的密度，在20℃±5℃温度范围内可用下式计算： (2.1) 式中：ρt ——温度为t ℃时的原油密度，kg/m 3； ρ20——温度为20℃时的原油密度，kg/m 3； α——原油平均密度温度系数，kg/m 3.℃； t ——原油的实际温度，℃。 α的值从表1-1中查得。表1-1 原油平均密度温度系数 )20(20t --=t αρρ

上式算出的值不精确而且适用温度窄，虽然可以满足一般的工程计算，但不适用交接计量和销售计算。【1】 2.1.2 精确计算方法如果已知20℃原油的密度，则0～50℃内的密度可以按下面的公式计算： (2.2) 式中：ρt ——温度为t ℃时的原油密度，kg/m 3； ρ20——温度为20℃时的原油密度，kg/m 3； t ——原油的实际温度，℃。 ξ——温度系数，kg/m 3.℃。 (2.3) 在20～120℃范围内原油的密度为： 20 1(20) t t ρρα= +- (2.4) 当0.78≤20ρ≤0.86时 3320(3.083 2.63810)10αρ--=-? 当0.86≤20ρ≤0.96时 3320(2.513 1.97510)10αρ--=-? 精确计算方法给出了直接的表达式，只要给出一定的条件，就能精确的计算原油的密度，误差相对较小，两种计算方法大体相同，主要区别点在于温度系数的处理上。 2.2溶气原油密度计算溶气原油密度按下式计算 (2.5) 式中： ρo ——脱气原油密度，kg/m 3； ρa ——工程标准状态下空气的密度，kg/m 3； Δgs ——溶入的天然气相对于工程标准状态下空气的相对密度； o ?—— 脱气原油对水的相对密度。 3 结论 )20(20t --=t ξρρ)(1a gs s o ' o ρρρ?+=R B 20 00132.0828.1ρξ-=43818 .408779.4)00393.000379.0(o o s gs +?--?=?R

基于OA系统的工作流建模与实现概论

XX大学本科学生毕业设计基于OA系统的工作流建模与实现学生：学号：20044177 指导教师：专业：计算机科学与技术 XX大学计算机学院二OO八年五月摘要工作流是业务流程计算机化或自动化，工作流技术要解决的主要问题是为实现某个业务目标，利用计算机在多个参与者之间按照某种预定规则自动传递文

档、信息或任务。而工作流模型包含了描述一个工作流执行过程需要的所有信息。过程定义可能引用组织/角色模型中关于组织结构和角色安排的数据，在这样的流程导航过程中，不仅可以设置某个特定的用户作为活动的参与者，而且可以将活动和某个角色进行关联。过程定义模型包含了工作流引擎执行过程中需要的所有信息，如流程的开始和完成条件、构成流程的行为、行为间导航规则、用户需要完成的任务、应用的调用、活动的执行者和所有工作流相关数据的定义。本课题了一个可视化工作流建模系统。这个系统是采用B/S结构，使用Myeclipse作为开发工具，使用Microsoft SQL Server作为数据库服务器，并应用JavaScript、VML、Ajax、Servlet等技术来实现本系统的各项功能。实现的功能包括新建流程、保存流程、打开流程、修改流程、用户管理。这篇论文阐述了该系统的总体结构设计、系统功能，并介绍了系统实现需用到的技术，然后描述了系统的需求分析。论文还介绍了系统的设计、数据库的设计及系统的实现原理和一些核心代码。关键词：工作流建模系统、JavaScript、Ajax、VML ABSTRACT

The Workflow is for the automation or computerization of business processes. Workflow technology to solve the main problem is to achieve a certain objective, In a number of computer are used to transfer documents, information or tasks among participants in accordance with the rules of a scheduled automatic. Workflow model includes a description of all the information which is needed by the Workflow implementation process. Process definition may quotes organization/role model regarding the data of organizational structure and role arrangements. In such a process of the course of navigation, not only we can set a specific user as the participants of the activities, we also can relate activities with a certain role. Process definition model includes all the information needed by a workflow engine in the course of the implementation. For example, the conditions of the beginning and completing of the process、behaviors which Composes of process、navigation rules of behaviors、the task which users need to complete、the call of the application、the actors of those activities and the definition of all the relevant data with Workflow. The aim of this project is to build a visual modeling system of Workflow. This system is based on Browser/Server model, choosing Myeclipse as the develop tool, and the database server is Microsoft SQL Server. .We use the JavaScript、VML、Ajax and Servlet techolonogy to implement our system. The function of our system consists of creating a process、saving a process、opening a process、change a process and the management of users. This thesis describes the framework,the functions,the architecture of the system.We also introduce the key techniques that we use to implement the system. Then we describe the requirement analyzes. .We also introduce the architecture of our system,includeing the database design and the theory of implementation and some core code. Keywords：Workflow Modeling System、JavaScript、Ajax、VML 目录中文摘要 (Ⅰ)

流体力学多相流自学作业

多相流及其应用 1.两相与多相流的定义与分类在物理学中物质有固、液、气和等离子四态或四相。单相物质的流动称为单相流，两种混合均匀的气体或液体的流动也属于单相流。同时存在两种及两种以上相态的物质混合体的流动就是两相或多相流。在多相流动力学中，所谓的相不仅按物质的状态，而且按化学组成、尺寸和形状等来区分，即不同的化学组成、不同尺寸和不同形状的物质都可能归属不同的相。在两相流研究中，把物质分为连续介质和离散介质。气体和液体属于连续介质，也称连续相或流体相。固体颗粒、液滴和气泡属于离散介质，也称分散相或颗粒相。流体相和颗粒相组成的流动叫做两相流动。自然界和工业过程中常见的两相及多相流主要有如下几种，其中以两相流最为普遍。(1) 气液两相流气体和液体物质混合在一起共同流动称为气液两相流。它又可以分单组分工质如水—水蒸气的汽液两相流和双组分工质如空气—水气液两相流两类，前者汽、液两相都具有相同的化学成分，后者则是两相各具有不同的化学成分。单组分的汽液两相流在流动时根据压力和温度的变化会发生相变。双组分气液两相流则一般在流动中不会发生相变。自然界中如下雨时的风雨交加，湖面和海面上带雾的上升气流、山区大气中的云遮雾罩。生活中沸腾的水壶中的循环，啤酒及汽水等夹带着气泡从瓶中注人杯子的流动等都属于气液两相流。现代工业设备中广泛应用着气液两相流与传热的原理和技术，如锅炉、核反应堆蒸汽发生器等汽化装置，石油、天然气的管道输送，大量传热传质与化学反应工程设备中的各种蒸发器、冷凝器、反应器、蒸馏塔、汽提塔，各式气液混合器、气液分离器和热交换器等，都广泛存在气液两相流与传热现象。 (2) 气固两相流气体和固体颗粒混合在一起共同流动称为气固两相流。空气中夹带灰粒与尘土、沙漠风沙、飞雪、冰雹，在动力、能源、冶金、建材、粮食加工和化工工业中广泛应用的气力输送、气流千燥、煤粉燃烧、石油的催化裂化、矿物的流态化焙烧、气力浮选、流态化等过程或技术，都是气固两相流的具体实例。严格地说，固体颗粒没有流动性，不能作流体处理。但当流体中存在大量固体小粒子流

多相流模型和离散相模型的区别

多相流模型和离散相模型的区别 2008-03-30 10:18 两相流：通常把含有大量固体或液体颗粒的气体或液体流动称为两相流；其中含有多种尺寸组颗粒群为一个“相”，气体或液体为另一“相”，由此就有气—液，气—固，液—固等两相流之分。两相流的研究：对两相流的研究有两种不同的观点：一是把流体作为连续介质，而把颗粒群作为离散体系；而另一是除了把流体作为连续介质外，还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体。引入两种坐标系：即拉格朗日坐标和欧拉坐标，以变形前的初始坐标为自变量称为拉格朗日Langrangian 坐标或物质坐标；以变形后瞬时坐标为自变量称为欧拉Eulerian 坐标或空间坐标。离散相模型 FLUENT在求解连续相的输运方程的同时，在拉格朗日坐标下模拟流场中离散相的第二相；← ←离散相模型解决的问题：煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧等； ←应用范围：FLUENT中的离散相模型假定第二相体积分数一般说来要小于10-12%（但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即可模拟离散相质量流率等/大于连续相的流动）；不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题，包括：搅拌釜、流化床等； ←颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑；湍流中颗粒处理的两种模型：Stochastic← Tracking，应用随机方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响；Cloud Tracking，运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道的湍流扩散。通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均轨道” 多相流模型 FLUENT中提供的模型： VOF模型(Volume of Fluid← Model) 混合模型(Mixture Model)← 欧拉模型(Eulerian Model)← VOF模型(Volume of Fluid Model) ← VOF模型用来处理没有相互穿插的多相流问题，在处理两相流中，假设计算的每个控制容积中第一相的体积含量为α1，如果α1=0，表示该控制容积中不含第一相，如果α1=1，则表示该控制容积中只含有第一相，如果0<α1<1，表示该控制容积中有两相交界面； ← VOF方法是用体积率函数表示流体自由面的位置和流体所占的体积，其方法占内存小，是一种简单而有效的方法。混合模型(Mixture Model) 用混合特性参数描述的两相流场的场方程组称为混合模型；← ←考虑了界面传递特性以及两相间的扩散作用和脉动作用；使用了滑移速度的概念，允许相以不同的速度运动； ←用于模拟各相有不同速度的多相流；也用于模拟有强烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度运动的多相流； ←缺点：界面特性包括不全，扩散和脉动特性难于处理。

第20章通用多相流模型--60页多相流数据后处理

20.通用多相流模型（General Multiphase Models）本章讨论了在FLUENT中可用的通用的多相流模型。第18章提供了多相流模型的简要介绍。第19章讨论了Lagrangian离散相模型，第21章讲述了FLUENT中的凝固和熔化模型。20.1选择通用多相流模型（Choosing a General Multiphase Model） 20.2VOF模型(Volume of Fluid(VOF)Model) 20.3混合模型(Mixture Model) 20.4欧拉模型(Eulerian Model) 20.5气穴影响(Cavity Effects) 20.6设置通用多相流问题(Setting Up a General Multiphase Problem) 20.7通用多相流问题求解策略(Solution Strategies for General Multiphase Problems) 20.8通用多相流问题后处理(Postprocessing for General Multiphase Problems) 20.1选择通用的多相流模型（Choosing a General Multiphase Model）正如在Section 18.4中讨论过的，VOF模型适合于分层的或自由表面流，而mixture和Eulerian 模型适合于流动中有相混合或分离，或者分散相的volume fraction超过10%的情形。（流动中分散相的volume fraction小于或等于10%时可使用第19章讨论过的离散相模型）。为了在mixture模型和Eulerian模型之间作出选择，除了Section18.4中详细的指导外，你还应考虑以下几点： ★如果分散相有着宽广的分布，mixture模型是最可取的。如果分散相只集中在区域的一部分，你应当使用Eulerian模型。 ★如果应用于你的系统的相间曳力规律是可利用的（either within FLUENT or through a user-defined function），Eulerian模型通常比mixture模型能给出更精确的结果。如果相间的曳力规律不知道或者它们应用于你的系统是有疑问的， mixture模型可能是更好的选择。 ★如果你想解一个需要计算付出较少的简单的问题，mixture模型可能是更好的选择，因为它比Eulerian模型要少解一部分方程。如果精度比计算付出更重要， Eulerian模型是更好的选择。但是请记住，复杂的Eulerian模型比mixture模型的计算稳定性要差。三种模型概要的讲述，包括它们各自的局限，在Sections20.1.1，20.1.2，20.1.3中给出。三种模型详细的讲述在Sections20.2,20.3和20.4中给出。 20.1.1VOF模型的概述及局限(Overview and Limitations of the VOF Model) 概述（Overview） VOF模型通过求解单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的volume fraction来模拟两种或三种不能混合的流体。典型的应用包括预测， jet breakup、流体中大泡的运动（the motion of large bubbles in a liquid）、the motion of liquid after a dam break和气液界面的稳态和瞬态处理（the steady or transient tracking of any liquid-gas interface）。局限（limitations）下面的一些限制应用于FLUENT中的VOF模型： ★你必须使用segregated solver. VOF 模型不能用于coupled solvers. ★所有的控制容积必须充满单一流体相或者相的联合；VOF模型不允许在那些空的区域中没有任何类型的流体存在。 ★只有一相是可压缩的。

多相管流理论与计算

《多相管流理论与计算》综合复习资料一、判断题 1、油水混合物在井筒中的流动是两相流动。√ 2、流型图直观地表示了各种流型在管道中流动的外观特征。× 3、均相流动模型可较准确地计算泡状流的流动规律。√ 4、在其它条件相同的前提下，油井含水率越高，则井口产出液的温度越低。× 5、一般情况下，在垂直多相管流的压力损失中重位损失所占的比重最大。√ 6、忽略滑脱时，气液混合物的体积含气率等于空隙率。√ 7、分相流动模型可较准确地计算环状流的流动规律。√ 8、丹斯—若斯方法和哈格多恩—布朗方法都是分流动型态计算的方法。× 9、在计算环空气液流动时可采用当量直径来计算流速和摩擦系数。× 10、天然气在井筒中的流动是单相流动。√ 11、在其它条件相同的前提下，油井产量越高，则井口产出液的温度越高。√ 12、在泡流条件下，加速度损失所占比重较小，可以忽略不计。√ 13、垂直井筒气液流动中，泡状流的滑脱损失大于段塞流。√ 二、选择题（可能有多个答案） 1、水、水蒸气共同流动的体系是一个：（BC ） A）单相流体系B）两相流体系 C）单工质体系D）双工质体系 2、油气混合物在垂直井筒中流动可能出现的流动型态是：（ ABCDF ） A）泡状流B）弹状流 C）段塞流D）环状流 E）层状流F）雾状流 3、垂直向上气液两相段塞流中，描述准确的是：（ AC ） A）气液滑脱速度v s>0 B）气液滑脱速度v s<0 C）气液滑动比s>1 D）气液滑动比s<1 4、均相流动模型可准确地计算哪种流型的流动规律（ A ） A）泡状流B）段塞流 C）层状流D）环状流 5、在垂直向上气液两相流动中，滑脱损失最小的流动型态是：（ B ） A）泡状流B）雾状流 C）段塞流D）环状流 6、气液两相流的研究方法包括：（ABD ） A）经验方法B）半经验方法 C）数值计算方法D）理论分析方法 7、以下流型属于水平管道中油气混合物的流动型态的是：（ ABCDEF ） A）泡状流B）团状流 C）段塞流D）环状流 E）层状流F）雾状流 8、在垂直向上气液两相流中，流体的真实密度ρ与流动密度ρ’的关系为（A ） A）ρ > ρ’B）ρ = ρ’ C）ρ < ρ’ 9、分相流动模型可准确地计算哪种流型的流动规律（ CD ） A）泡状流B）段塞流

两相流、多相流

两相流的概念及类型两相物质(至少一相为流体)所组成的流动系统。若流动系统中物质的相态多于两个，则称为多相流，两相或多相流是化工生产中为完成相际传质和反应过程所涉及的最普遍的粘性流体流动。通常根据构成系统的相态分为气液系、液液系、液固系、气固系等。气相和液相可以以连续相形式出现，如气体-液膜系统；也可以以离散的形式出现,如气泡-液体系统，液滴-液体系统。固相通常以颗粒或团块的形式处于两相流中。两相流的流动形态有多种。除了同单相流动那样区分为层流和湍流外，还可以依据两相相对含量（常称为相比）、相界面的分布特性、运动速度、流场几何条件（管内、多孔板上、沿壁面等）划分流动形态。对于管内气液系统，随两相速度的变化，可产生气泡流、塞状流、层状流、波状流、冲击流、环状流、雾状流等形态；对于多孔板上气液系可以产生自由分散的气泡、蜂窝状泡沫、活动泡沫、喷雾等形态。两相流研究的一个基本课题是判断流动形态及其相互转变。流动形态不同，则热量传递和质量传递的机理和影响因素也不同。例如多孔板上气液两相处于鼓泡状态时，正系统混合物（浓度增加时表面张力减低）的板效率(见级效率)高于负系统混合物（浓度增加时表面张力增加）；而喷射状态下恰好相反。两相流研究的另一个基本课题，是关于分散相在连续相中的运动规律及其对传递和反应过程的影响。当分散相液滴或气泡时，有很多特点。例如液滴和气泡在运动中会变形，在液滴或气泡内出现环流，界面

上有波动，表面张力梯度会造成复杂的表面运动等。这些都会影响传质通量，进而影响设备的性能。两相流研究的课题，还有两相流系统的摩擦阻力，系统的振荡和稳定性等。两相流研究模型两相流的理论分析比单相流困难得多，描述两相流的通用微分方程组至今尚未建立。大量理论工作采用的是两类简化模型：①均相模型。将两相介质看成是一种混合得非常均匀的混合物，假定处理单相流动的概念和方法仍然适用于两相流，但须对它的物理性质及传递性质作合理的假定；②分相模型。认为单相流的概念和方法可分别用于两相系统的各个相，同时考虑两相之间的相互作用。两种模型的应用都还存在不少困难，但在计算技术发展的推动下颇有进展。气体和液体混合物的两相流动体系。通常分为单成分两相流和双成分两相流。前者是具有相同化学成分的同质异态两相流，如水和蒸汽两相流；后者是具有不同化学成分的异质异态两相流，如水和空气两相流。气-液流动包括掺有气泡的液体流动和带有液滴的气体流动，如掺气水流和含雾滴的大气流动等。气-液流动因管道压力、流量、热负荷、流向、工质物性等的不同，可形成各种不同流型。竖管中最常见的流型（见图）有：细小气泡散布于液相中的气泡状流型；管中心为气弹、壁附近为连续液膜的气弹状流型；管中心为夹带细小液滴的气核和壁附近为连续液膜的环状流型；气相中含细小液滴和壁附近无连续液膜的雾状

Fluent多相流模型选择及设定

1.多相流动模式我们可以根据下面的原则对多相流分成四类： ?气-液或者液-液两相流： o 气泡流动：连续流体中的气泡或者液泡。 o 液滴流动：连续气体中的离散流体液滴。 o 活塞流动: 在连续流体中的大的气泡 o 分层自由面流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。 ?气-固两相流： o 充满粒子的流动：连续气体流动中有离散的固体粒子。 o 气动输运：流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床，以及各向同性流。 o 流化床：由一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器导入筒内。从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。改变气体的流量，就会有气泡不断的出现并穿过整个容器，从而使得颗粒在床内得到充分混合。 ?液-固两相流 o 泥浆流：流体中的颗粒输运。液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。在泥浆流中，Stokes 数通常小于1。当Stokes数大于1 时，流动成为流化（fluidization）了的液-固流动。 o 水力运输: 在连续流体中密布着固体颗粒 o 沉降运动: 在有一定高度的成有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质。随后，流体将会分层，在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤积层，在顶部出现了澄清层，里面没有颗粒物质，在中间则是沉降层，那里的粒子仍然在沉降。在澄清层和沉降层中间，是一个清晰可辨的交界面。 ?三相流 (上面各种情况的组合) 各流动模式对应的例子如下： ?气泡流例子：抽吸，通风，空气泵，气穴，蒸发，浮选，洗刷 ?液滴流例子：抽吸，喷雾，燃烧室，低温泵，干燥机，蒸发，气冷，刷洗?活塞流例子：管道或容器内有大尺度气泡的流动 ?分层自由面流动例子：分离器中的晃动，核反应装置中的沸腾和冷凝 ?粒子负载流动例子：旋风分离器，空气分类器，洗尘器，环境尘埃流动 ?风力输运例子：水泥、谷粒和金属粉末的输运 ?流化床例子：流化床反应器，循环流化床 ?泥浆流例子: 泥浆输运，矿物处理 ?水力输运例子：矿物处理，生物医学及物理化学中的流体系统 ?沉降例子：矿物处理 2. 多相流模型 FLUENT中描述两相流的两种方法:欧拉一欧拉法和欧拉一拉格朗日法，后面

如何在fluent中设置多相流

3 设置一般的多相流问题（Setting Up a General Multiphase Problem）设置和求解一般多相流问题的步骤的要点如下，各个子部分详细的讲述在随后的章节中。记住这里给出的仅是与一般多相流计算相关的步骤。有关你使用的其它模型和相关的多相流模型的输入的详细信息，将在这些模型中合适的部分给出。 1)选中你想要使用的多相流模型（VOF, mixture, or Eulerian）并指定相数。 Define Models Multiphase... 2)从材料库中复制描述每相的材料。 Define Materials... 如果你使用的材料在库中没有，应创建一种新材料。 !!如果你的模型中含有微粒（granular）相，你必须在fluid materials category中为它创建新材料（not the solid materials category.） 3)定义相，指定相间的相互作用（interaction）(例如，使用欧拉模型时的drag functions) Define Phases... 4)(仅对欧拉模型)如果流动是紊流，定义多相紊流模型。 Define Models Viscous... 5)如果体积力存在，turn on gravity and specify the gravitational acceleration. Define Operating Conditions... 6)指定边界条件，包括第二相体积份额在流动边界和壁面上的接触角。 Define Boundary Conditions... 7)设置模拟具体的解参数 Solve Controls Solution... 8)初始化解和为第二相设定初始体积份额。 Solve Initialize Patch... 9)计算求解和检查结果 *欧拉多相流模拟的附加指南（Additional Guidelines for Eulerian Multiphase Simulations）一旦你决定了欧拉多相流模型适合你的问题，你应当考虑求解你的多相流问题的需求计算能力。要求的计算能力很强的依赖于所求解的输运方程的个数和耦合程度。对欧拉多相流模型，有大数量的高度耦合的输运方程，计算的耗费将很高，在设置你的问题前，尽可能减少问题的statement到最简化的可能形式。在你开始第一次求解尝试，取而代之尽力去求解多相流动的所有的复杂方面，你可以以简单近似地开始并且知道问题定义的最终形式。简化多相流问题的一些建议列举如下： 1．使用六面体或四边形网格（而不用四面体或三角形网格）。 2．减少相的数目。你会发现即使简单的近似也会给你的问题提供有用的信息。 3.2选用多相流模型并指定相数（Enabling the Multiphase Model and Specifying the Number of Phases）为了选VOF, mixture, Eulerian多相流模型，在Multiphase Model panel下选Volume of Fluid, Mixture, or Eulerian as the Model。 Define Models Multiphase... 如果你选的欧拉模型，输入如下： ?number of phases：为了给多相流计算指定相数，在Number of Phases下输入合适的值。你最多可以指定20相。 ?(optional) cavitation effects：包含气穴影响（Including Cavitation Effects）对混合的欧拉模型计算，包含气穴影响是可能的。为了选气穴模型，在Multiphase Model panel中Interphase