第一章 多相流基础(一)---多相流的基本概念

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第一章 多相流基础(一)---多相流的基本概念

1.1 多相流的基本概念

1.1.1 相(Phase)

定义

相(Phase)是指物理性质和化学组成均匀,并能与周围区域形成可辨识边界的连续区域。

关键词:

  • 性质均匀

  • 连续区域

  • 可与其他区域区分

相的形成不取决于物质种类,而取决于是否形成独立区域。


示例

系统相数原因
空气1多种气体完全互溶,无界面
1单一连续液体
酒精+水通常1完全互溶
水+油2不互溶,形成界面
空气+水2气液两相
空气+水+砂粒3气、液、固三相

注意

相数 ≠ 物质种类数

例如:

空气由 N₂、O₂、CO₂ 等组成,但只有一个气相。


1.1.2 多相流(Multiphase Flow)

定义

两种或两种以上不同相共同参与运动的流动。

典型类型:

类型示例
气液气泡、水雾
气固煤粉、沙尘
液固泥浆、含砂水流
液液油水混合
三相气液固流动

多相流成立条件

必须同时满足:

  • 存在两个及以上相;

  • 各相参与流动。


1.1.3 相、组分、材料的区别

Phase(相)

描述:

存在状态。

例如:

  • 气相

  • 液相

  • 固相


Species(组分)

描述:

化学组成。

例如:

空气中的:

  • N₂

  • O₂

  • CO₂

都是 Species。

但空气仍然只有一个 Phase。


Material(材料)

Fluent 中定义的物性对象。

例如:

  • Water

  • Air

  • Oil

Material 与 Phase 没有固定对应关系。

一个 Material 可以形成多个 Phase(如液态水和水蒸气),一个 Phase 也可能包含多个 Species(如空气)。


1.1.4 易混概念

概念本质
Phase存在状态
Species化学组分
MaterialFluent中的物性定义
Component组成成分,广义概念

1.1.5 本章结论

  1. 相由是否形成独立连续区域决定,而不是由物质数量决定。

  2. 多相流描述多个相共同运动。

  3. Species 不等于 Phase。

  4. Material 不等于 Phase。

  5. 后续所有多相流模型都是描述 Phase 的数学方法。