积百分比定义为多孔度(porosity),并将流体和固体并存的糊状区域看作多孔介质区进行处理。在流体的固化过程中,多孔度从1 降低到0;反之,在熔化过程中,多孔度则从0 升至1。“焓-多孔度”技术通过在动量方程中添加汇项(即负的源项)模拟因固体材料存在而出现的压强降。
“焓-多孔度”技术可以模拟的问题包括纯金属或二元合金中的固化、熔化问题、连续铸造加工过程等。计算中可以计算固体材料与壁面之间因空气的存在而产生的热阻,固化、熔化过程中组元的输运等等。需要注意的是,在求解固化、熔化问题的过程中,只能采用分离算法,只能与VOF模型配合使用,不能计算可压缩流,不能单独设定固体材料和流体材料的性质,同时在模拟带反应的组元输运过程时,无法将反应区限制在流体区域,而是在全流场进行反应计算。
① Parameters定义
在Parameters 下面定义Mushy Zone Constant(糊状区域常数)。这个常数的取值范围一般在104 到107 之间,取值越大沉降曲线就越陡峭,固化过程的计算速度就越快,但是取值过大容易引起计算振荡,因此需要在计算中通过试算获得最佳数值。
② Materials设置
在Materials(材料)面板上,定义Melting Heat(熔化热)、Solidus Temperature(固相点温度)和Liquidus Temperature(液相点温度)。如果计算中涉及组元输运过程,则必须同时定义溶剂的融解温度(Melting Temperature),同时需要定义熔化物的液相线相对于浓度
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的斜率(Slope of Liquidus Line)、分配系数(Partition Coefficient)和固体中的扩散速率(Diffusion in Solid)等参数。
③ 设置边界条件
除了常规的边界条件设置,对于固化和熔化问题还有一些特殊设置,其中包括:在计算壁面接触热阻时设置接触热阻(Contact Resistance)。这个参数在Wall(壁面)面板中的Thermal Conditions(热力学条件)下给定。
??果需要定义壁面上表面张力对温度的梯度,则在 Shear Condition(剪切条件)下选择Marangoni Stress(Marangoni 应力)选项。
如果计算拉出速度,则在边界条件中的速度边界条件将被用于拉出速度的计算。
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三、相设置
相设置一般用于多相流的设置,对于相设置,这里主要讲一下Interaction的设置,如图:
Interaction设置
Interaction设置用来定义两相的相互作用,其有多个选项卡,如图。
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Drag选项卡
针对每对物相,在下拉菜单中选择阻力函数。其中包括
schiller-naumann 模型、morsi-alexander 模型、symmetric(对称)模型等用于流体与流体之间阻力计算的模型,也包括wen-yu 模型、gidaspow 模型、syamlal-obrien 模型等用于液体与固体之间阻力计算的模型,还包括syamlal-obrien-symmetric 模型用于固体与固体之间的阻力计算。除此之外,还可以将阻力函数定义为constant(常数),或者选择user-defined(用户定义)由用户自己定义阻力函数。如果计算中不需要设定阻力,还可以选择none(不计阻力)选项。 阻力设置的相关原理比较复杂,可参考帮助,一般保持默认的schiller-naumann设置不变。 Surface Tension选项卡
Surface Tension选项卡用来定义表面张力,如果相包含壁面粘附,可勾选“Wall Adhesion”复选框。
四、Cell Zone Condition
? Frame Motion选项
对于流体,可以通过Frame Motion选项确定坐标运动方式(如离心泵内部流体的旋转使用运动参考系模型),如图:
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