midas CFD多相流介绍

多相流指的是物质的状态，在现实工程应用中，物质通常具有三相：气相、液相和固相。多相流通常指的是在流动区域内存在两种或两种以上的相。其可以是包含有气体与液体的流动、气体与固体的流动，或者固体与液体的流动，也可以是包含有气液固三相物质的流动。

在CFD 计算中的多相流则具有更加广泛的含义，其可以是具有不同化学属性的材料，但具有相同的状态和相，如具有明显物质属性差异的液体-液体流动也可以视作多相流。在多相流问题中，经常涉及主相（Primary Phase ）和次相 ( Secondary Phase ）的概念。

主相：通常可以认为是连续介质，在流动区域中占主要部分。主相也称基础相。

次相：可以认为是分散在主相中的相。在多相流中，除主相外的所有材料均为次相。可以有多种不同尺寸的颗粒次相。次相有时也称为从属相。

NFX CFD计算多相流问题时，提供以下几种计算模型：

1.流体体积模型（ VOF ）

VOF 模型主要用于跟踪两种或多种不相容流体的界面位置。在VOF模型中，界面跟踪是通过求解相连续方程完成，通过求出体积分量中急剧变化的点来确定分界面的位置。VOF 模型主要应用于分层流、自由液面流动、晃动、液体中存在大气泡的流动、溃坝等现象的仿真计算。其可以计算流动过程中分界面的时空分布。

2. 水平集模型（ LevelSet ）

水平集方法（Level Set）是一种广泛应用于具有复杂分界面的两相流动问题界面追踪的数值方法。在水平集方法中，分界面提供水平集函数进行捕捉及跟踪。由于水平集函数具有光滑及连续性的特性，其空间梯度能够精确的进行计算，因此可以精确地估算界面曲率及表面张力引起的弯曲曲率。然而水平集方法在保持体积守恒方面存在天然缺陷。水平集方法仅可用于两相流动的区域，且两种流体互不渗透，因此，水平集方法特别适合用于计算开放环境下的流动问题。

3. 离散相模型（ DPM）

DPM模型用于分析颗粒在流体中的运移情况，颗粒可以是固体颗粒，也可以是液滴。DPM模型是在拉格朗日观点下进行的，即在计算过程中是以单个粒子为对象进行计算的，而不像连续相计算那样是在欧拉观点下以空间点为对象。

DPM模型仅适用于颗粒相体积分数小于10%的情况，且不能考虑颗粒体积。不考虑颗粒和颗粒之间的相互作用力，但可以考虑颗粒和流体之间的相互作用。

NFX-CFD水平集算法应用ODDLS技术，以最大程度减少由于流体之间的界面处的物理特性不连续而导致的分析结果错误，ODDLS技术的基本概念是将共享接口的分析区域分解和分析为包含接口的分析区域。