【《气液分离研究方法综述》2300字】

气液分离研究方法综述目录TOC\o"1-3"\h\u2013气液分离研究方法综述 1150081.1气液两相流研究方法及模型 1158301.2湍流模型 2303711.1.1两方程模型 215681.1.2RNGk-ε模型 2262201.1.3Realizablek-ε模型 392001.3多孔介质模型 3287011.3.1多孔介质 3239591.3.2多孔介质的动量方程 4160211.3.3多孔介质的达西定律 42611.3.4多孔介质能量方程的处理 41.1气液两相流研究方法及模型FLUENT包含三种多相流模型，它们分别是VOF流体体积模型，Mixture混合模型和Eulerian欧拉模型，模型不同，适用范围和计算结果也不尽相同。(1)VOF流体体积模型一般采取网格表面追踪方法，观察一种流体或者多种流体间交界面的流动情况。VOF模型主要在两种液体不互溶，即有明显交界面的情况下选用。在FLUENT中VOF模型一般采用瞬态方法计算，对于稳态问题虽然也能处理但是计算结果相较其他模型并不是最符合的。(2)Mixture混合模型一般用于流体或者含颗粒的相的流动过程计算。该模型基于对混合物的动量方程，抓住速度的差异对离散相进行模拟计算。该模型主要应用于两种液体可相互混合的数值模拟计算。(3)Eulerian欧拉模型应用较广泛，同时也比较繁琐[41]。Eulerian欧拉模型主要运用在均相模型、小滑移模型、双流体模型等，其中双流体模型又包括了颗粒拟流体模型和气液两相流的双流体模型。Eulerian-Eulerian法的控制方程主要有动量守恒方程和连续性方程[42]。连续性方程：∂α动量守恒方程：∂αq其中：α相含率；ρ流体密度/kg·m³；μ流体速度/m·s−1；Γq相间质量交换项/kg·m−3·s−1；p压力/PEulerian-Eulerian法在数值模拟的优势在于计算量精简和计算精度高，也正因此被广泛应用于气液两相反应器的数值模拟中。1.2湍流模型1.1.1两方程模型k-ε模型在湍动能k的方程基础上，继续加入了和湍动耗散率ε有关的方程，这样构成的方程被称做标准k-ε模型。得出湍动耗散率ε的方程为：ε=μ湍动粘度μt是k和εμt其中，Cμ在标准k−ε模型中，k和ε未知，其输运方程为[43]：∂ρk∂ρε在某些情况下，标准k−ε模型无法良好的符合流体运动特性，会在一定的程度上出现差异，因此进行了完善与改进，得到了RNGk−ε模型和可实现Realizablek−ε模型。1.1.2RNGk-ε模型RNGk−ε模型与标准k−ε模型相比：(1)加入了旋转和旋流方式对流动过程的影响，进而改善了湍流粘度项；(2)在方程中加入与空间有关的函数Eij项，使得RNGk-ε模型中的产生项除了与流动状况有关外，还与空间位置有关。RNGk-ε模型中k和ε的输运方程如下：∂ρk∂ρε式中：Cμ=0.0845，αk=αε=1.39，C1ε∗=C1ε1.1.3Realizablek-ε模型Realizablek−ε模型和标准k−ε模型相比：(1)将与旋转和曲率有关的量加入到湍流粘度计算式中；(2)k方程中的结果项Gk不再出现在ε(3)Realizablek−ε模型与标准k−ε模型和RNGk−ε模型具有的本质差别，是ε方程中的倒数第二项即便在k值较小或是0的情况下，分母也不会是0。Realizablek−ε模型中k和ε的输运方程为：∂ρk∂ρε式中：σk=1，σε=1.2，C2Eij=12∂ui∂xj+∂uj∂x1.3多孔介质模型1.3.1多孔介质多孔介质（porousmedia）是指由固体物质组成的骨架以及填充于骨架之间的空隙组成的物质[44]。多孔介质的分类如图2-1所示：图2-1多孔介质的分类[45]多孔介质孔隙率（porosity）是指多孔介质材料中孔隙体积总和与多孔介质材料体积的比值。孔隙率是多孔介质材料内部结构的重要参数。多孔介质润湿特性（wettability）是指一种流体在分子间作用力的作用下，吸附于固体表面，并将另一种流体驱替的能力。现阶段可以利用对物质表面进行处理的方法改变物质表面的润湿特性。1.3.2多孔介质的动量方程为了更准确地描述多孔介质内流体流动的特性，多孔介质的动量方程增加了具有附加的动量源项。这个附加的动量源项可以模拟多孔介质的作用。粘性损失项和惯性损失项两部分共同组成了这个附加的动量源相[46-49]。Si在简单均匀的多孔介质中，还可以使用下面的简化模型：Si1.3.3多孔介质的达西定律忽略对流加速和扩散项，多孔介质就简化为达西定律：∇p=−FLUENT在空间中三