多相流模型選擇與設(shè)定.docx

。1.多相流動(dòng)模式我們可以根據(jù)下面的原則對(duì)多相流分成四類(lèi)： 氣-液或者液-液兩相流：o 氣泡流動(dòng)：連續(xù)流體中的氣泡或者液泡。o 液滴流動(dòng)：連續(xù)氣體中的離散流體液滴。o 活塞流動(dòng): 在連續(xù)流體中的大的氣泡o 分層自由面流動(dòng)：由明顯的分界面隔開(kāi)的非混合流體流動(dòng)。 氣-固兩相流：o 充滿粒子的流動(dòng)：連續(xù)氣體流動(dòng)中有離散的固體粒子。o 氣動(dòng)輸運(yùn)：流動(dòng)模式依賴(lài)諸如固體載荷、雷諾數(shù)和粒子屬性等因素。最典型的模式有沙子的流動(dòng)，泥漿流，填充床，以及各向同性流。o 流化床：由一個(gè)盛有粒子的豎直圓筒構(gòu)成，氣體從一個(gè)分散器導(dǎo)入筒內(nèi)。從床底不斷充入的氣體使得顆粒得以懸浮。改變氣體的流量，就會(huì)有氣泡不斷的出現(xiàn)并穿過(guò)整個(gè)容器，從而使得顆粒在床內(nèi)得到充分混合。 液-固兩相流o 泥漿流：流體中的顆粒輸運(yùn)。液-固兩相流的基本特征不同于液體中固體顆粒的流動(dòng)。在泥漿流中，Stokes 數(shù)通常小于1。當(dāng)Stokes數(shù)大于1 時(shí)，流動(dòng)成為流化（fluidization）了的液-固流動(dòng)。o 水力運(yùn)輸: 在連續(xù)流體中密布著固體顆粒o 沉降運(yùn)動(dòng): 在有一定高度的成有液體的容器內(nèi)，初始時(shí)刻均勻散布著顆粒物質(zhì)。隨后，流體將會(huì)分層，在容器底部因?yàn)轭w粒的不斷沉降并堆積形成了淤積層，在頂部出現(xiàn)了澄清層，里面沒(méi)有顆粒物質(zhì)，在中間則是沉降層，那里的粒子仍然在沉降。在澄清層和沉降層中間，是一個(gè)清晰可辨的交界面。 三相流 (上面各種情況的組合)各流動(dòng)模式對(duì)應(yīng)的例子如下： 氣泡流例子：抽吸，通風(fēng)，空氣泵，氣穴，蒸發(fā)，浮選，洗刷 液滴流例子：抽吸，噴霧，燃燒室，低溫泵，干燥機(jī)，蒸發(fā)，氣冷，刷洗 活塞流例子：管道或容器內(nèi)有大尺度氣泡的流動(dòng) 分層自由面流動(dòng)例子： 分離器中的晃動(dòng)，核反應(yīng)裝置中的沸騰和冷凝 粒子負(fù)載流動(dòng)例子：旋風(fēng)分離器，空氣分類(lèi)器，洗塵器，環(huán)境塵埃流動(dòng) 風(fēng)力輸運(yùn)例子：水泥、谷粒和金屬粉末的輸運(yùn) 流化床例子：流化床反應(yīng)器，循環(huán)流化床 泥漿流例子: 泥漿輸運(yùn)，礦物處理 水力輸運(yùn)例子：礦物處理，生物醫(yī)學(xué)及物理化學(xué)中的流體系統(tǒng) 沉降例子：礦物處理2. 多相流模型FLUENT中描述兩相流的兩種方法:歐拉一歐拉法和歐拉一拉格朗日法，后面分別簡(jiǎn)稱(chēng)歐拉法和拉格朗日法。歐拉法即為兩相流模型，拉格朗日法即為離散相模型歐拉法著眼于空間的點(diǎn)，基本思想是考察空間一個(gè)點(diǎn)上的物理量及其變化。在歐拉方法中，F(xiàn)LUENT將不同的相被處理成互相貫穿的連續(xù)介質(zhì)。各相的體積率是時(shí)間和空間的連續(xù)函數(shù)，其體積分率之等于1。歐拉法中兩相流模型包括:VOF(the volumeoffluid)模型，混合模型和歐拉一歐拉模型VOF模型(Volume of Fluid Model) 混合模型(Mixture Model) l 歐拉模型(Eulerian Model) 2.1 VOF模型(Volume of Fluid Model) VOF模型用來(lái)處理沒(méi)有相互穿插的多相流問(wèn)題，在處理兩相流中，假設(shè)計(jì)算的每個(gè)控制容積中第一相的體積含量為1，如果1=0，表示該控制容積中不含第一相，如果1=1，則表示該控制容積中只含有第一相，如果01species ；選擇 species transport ；下面的reactions不要選 ；然后選擇一個(gè)包含H2O的mixture material；默認(rèn)的mixture-template就可以；然后在DPM屬性設(shè)置中的particle type選擇Droplet；在Material中選water-liquid；在Evaporating Species 中選H2O；_（1）請(qǐng)問(wèn)DPM 模型的使用前提條件是什么?使用中有什么限制?答案：顆粒相體積分?jǐn)?shù)占?xì)庀囿w積分?jǐn)?shù)小于10%。此時(shí)可將顆粒相視為離散相，可用DPM，否則可視為連續(xù)相（擬流體），采用兩相流模型（Mixing Model、EulerModel）（2）那么顆粒相可以是液體嗎?答案：可以是液滴,你可以假設(shè)液滴為球形的,這樣就可以了 還可以做一些其他假設(shè)。（3）在DPM 模型中，在離散相的設(shè)定中采用surface，顆粒分布rosin 分布，計(jì)算為穩(wěn)態(tài)，計(jì)算完成后，在相同條件下利用partical tracking 得出的分離效率均不同，又是差別還比較大。請(qǐng)問(wèn)是不是用這種方法不能得出分離效率，或者fluent 這種計(jì)算隨機(jī)性較大呢？答案：將射流源里面的number of tries 的值增大，發(fā)現(xiàn)這樣可以看到湍流對(duì)于離散相的影響，你每點(diǎn)一次顯示的值不一樣，也是因?yàn)橥牧鞯挠绊?，多次的點(diǎn)擊就相當(dāng)于將上面的值增大，不過(guò)是將多次的計(jì)算結(jié)果都顯示在一個(gè)窗口上，（4）當(dāng)我將計(jì)算模型從segregated 轉(zhuǎn)換成coupled 的時(shí)候，在運(yùn)行DPM 計(jì)算模型時(shí)，出現(xiàn)如下錯(cuò)誤：Error: couldnt allocate fine level coefficient matrixError Object: ()請(qǐng)問(wèn)如何消除？如果換回segregated，問(wèn)題又沒(méi)有了，我想是不是使用coupled（solver）的時(shí)候另有設(shè)置？答案：我的理解，既然選定的解算器，就已經(jīng)決定了求解的方式：是分別求出各變量（segregate），還是所有方程聯(lián)立共同求出各變量（coupled）。但你從segregate變?yōu)閏oupled 時(shí)，是否考慮了有時(shí)，這兩個(gè)是不可以相互交換的？比如用segregate 時(shí)，可以不考慮能量方程，而從連續(xù)方程和動(dòng)量方程求解出壓力速度場(chǎng)，然后再求解出溫度場(chǎng)，這樣這幾個(gè)參數(shù)不是相互依賴(lài)的關(guān)系。而用coupled是，方程是耦合的，必須同時(shí)求解。我想，大概出現(xiàn)問(wèn)題的原因在這里。（5）使用segregated 時(shí)可以不考慮能量方程，那是不是也可以考慮，還有在solver中選定energy 一項(xiàng)，是不是就算考慮了能量方程？答案：這里說(shuō)的是求解過(guò)程中，比如溫度變化不大時(shí)，粘度可以認(rèn)為是常數(shù)，這樣流體運(yùn)動(dòng)不受溫度場(chǎng)的影響，流場(chǎng)可以獨(dú)立于溫度場(chǎng)求解，這時(shí)，可以先從連續(xù)方程和動(dòng)量方程中求解出速度和壓力來(lái)，然后帶入能量方程中求出溫度來(lái)。并不是說(shuō)不考慮能量方程，只是它們間的相互作用可以不考慮。也就是說(shuō)將運(yùn)動(dòng)和傳熱問(wèn)題分開(kāi)來(lái)分析了。所以叫segregated，而coupled，是由于幾個(gè)因素相互影響不能忽略，比如粘度時(shí)溫度和函數(shù)。等等，必須同時(shí)考慮，所以在求解時(shí)，要同時(shí)解出來(lái)，不分先后。所以叫耦合。（6）在DPM（discrete phase model）中，有分散相（particle）位置定義，即firstposition 和last position，請(qǐng)問(wèn)各位這兩項(xiàng)分別代表什么，要是需要定義多個(gè)particle 的位置，該怎么操作？答案：first position 是你選group 時(shí)第一個(gè)噴口的位置，last 嘛就是最后那個(gè)了你想定義多個(gè)的話，就多產(chǎn)生幾個(gè)injection 好了?。?）我用DPM 模型模擬粉塵在湍流中的擴(kuò)散，現(xiàn)有關(guān)于離散相參數(shù)設(shè)置的問(wèn)題不明，就是在設(shè)置兩相耦合設(shè)置的時(shí)候，Number Of Continuous Phase IterationsPer DPM Iteration 也就是迭代計(jì)算的時(shí)間間隔數(shù)應(yīng)該設(shè)多少？如果太大是不是耦合的不好，而太小對(duì)連續(xù)相影響太大，引起波動(dòng)不容易收斂。答案：Number Of Continuous Phase Iterations Per DPM Iteration 我通常設(shè)為20 次（8）我用顆粒云模型計(jì)算出來(lái)的結(jié)果跟用隨機(jī)軌道模型的結(jié)果不同啊，顆粒云中的最小顆粒群半徑應(yīng)該是0 吧，那么設(shè)置不同的最大顆粒群半徑結(jié)果也有很大差異，現(xiàn)在關(guān)鍵是顆粒云模型的最小以及最大顆粒群半徑應(yīng)該設(shè)多少，這個(gè)數(shù)如果大于某個(gè)數(shù)值結(jié)果就都一樣了，如果較小對(duì)結(jié)果影響就很大答案：用顆粒云模型計(jì)算出來(lái)的結(jié)果跟用隨機(jī)軌道模型的結(jié)果不同。這很正常啊，因?yàn)閮烧叩哪M方式不同，怎可能期待會(huì)有相同的結(jié)果？設(shè)置不同的最大顆粒群半徑結(jié)果也有很大差異，這也是很合理的！顆粒的大小本來(lái)就會(huì)影響流場(chǎng)的性質(zhì)。我發(fā)現(xiàn)耦合的時(shí)間間隔對(duì)結(jié)果的影響不是很大，那么設(shè)10，20 也都差不多。關(guān)鍵是顆粒云模型的最小以及最大顆粒群半徑應(yīng)該設(shè)多少？顆粒半徑的大小，應(yīng)該取決于要模擬的物體其半徑有多大（可以估計(jì)）。_壁面熱邊界條件中的所有參數(shù)結(jié)合不同的壁面種類(lèi)進(jìn)行說(shuō)明：一、主要壁面邊界參數(shù)的說(shuō)明1、壁面厚度(Wall Thickness):指定流場(chǎng)中Wall 的厚度，默認(rèn)值0，作為0 厚度的Wall 來(lái)處理。當(dāng)給定厚度的時(shí)候，因?yàn)楸诒旧碛幸欢ǖ拿娣e，它和厚度的乘積得到Wall 的體積，由于固體材料有一定的熱容，所以這樣設(shè)置后Wall 條件就有一定的熱吸收和貯存的能力。一般來(lái)講，如果在建模時(shí)把較厚的壁簡(jiǎn)化成壁面的話，有時(shí)就要考慮這種壁面的熱吸收和貯存效應(yīng)。2、壁面熱產(chǎn)生率（Heat Generator Rate）：?jiǎn)挝惑w積的Wall 產(chǎn)生的熱量。這里不要誤解，因?yàn)楹捅诿娴暮穸扰浜鲜褂?，所以它是體積單位的倒數(shù)。如果壁面厚度為0，這個(gè)壁面熱產(chǎn)生率也就沒(méi)有意義了，因?yàn)橛泻穸鹊谋诿娌攀怯畜w積的壁面。一般來(lái)講，這種條件用來(lái)處理總的發(fā)熱流率已知，均勻壁面散熱問(wèn)題。注意：這兩個(gè)條件和具體的壁面種類(lèi)選取無(wú)關(guān)，故放在前面，單獨(dú)分析。3、熱流壁(Heat Flux)：這是一個(gè)最常用的壁面條件，給定壁面的熱流，通過(guò)計(jì)算可以得到壁面的溫度。(*如果熱流為0，就是簡(jiǎn)單而著名的絕熱壁條件。)4、溫度壁（Temperature）：這個(gè)溫度壁可以簡(jiǎn)單的給定常數(shù)溫度，形成恒溫壁，也可以用UDF 等指定隨時(shí)間變化的溫度。這種條件下，可以得到整個(gè)流場(chǎng)對(duì)壁面的熱流率。5、對(duì)流壁（Convection）：對(duì)流壁要求指定外部熱對(duì)流系數(shù)（External Heat Transfer Coefficient ） 和外部參考溫度（ External Heat Sink Temperature）,它的物理意義是，相當(dāng)于在流場(chǎng)外，也就是壁面外指定一個(gè)給定溫度和對(duì)流系數(shù)的對(duì)流源，它們向流場(chǎng)內(nèi)通過(guò)對(duì)流的方式傳輸熱流。特別要注意的是，在對(duì)流壁的界面中，它們分別寫(xiě)成 Heat Transfer Coefficient 和Free Stream Temperature。6、輻射壁（Radiation）：輻射壁要求指定外部輻射系數(shù)（Emissivity of The External Wall Surface）和外部輻射參考溫度（ Temperature of The Radiation Source or Sink On The Exterior）,它的物理意義是，相當(dāng)于在流場(chǎng)外，也就是壁面外指定一個(gè)給定溫度和輻射系數(shù)的輻射源，它們向流場(chǎng)內(nèi)通過(guò)輻射的方式傳輸熱量。特別要注意的是， 在輻射壁的界面中， 它們分別寫(xiě)成External Emissivity和External Radiation Temperature7、對(duì)流和輻射混合壁（Mixed）：這就是5和6中講到的兩種壁的混合,在這里就不多講了。8、內(nèi)部輻射系數(shù)（Internal Emissivity）：當(dāng)采用輻射模型計(jì)算流場(chǎng)熱輻射的時(shí)候，如離散坐標(biāo)輻射模型（DO）等，在壁面條件中增加了這樣一個(gè)參數(shù)。它是一個(gè)控制壁面熱輻射流率的參數(shù)。它的選定根據(jù)固體材料的種類(lèi)選定。這可以查材料手冊(cè)得到。二、要明確的幾個(gè)問(wèn)題1 、外部輻射系數(shù)（ External Emissivity ） VS 內(nèi)部輻射系數(shù)（Internal Emissivity）。FLUENT 中采用這樣兩個(gè)相似的名字有它一定的道理，它們都是用來(lái)計(jì)算輻射的時(shí)候要在總輻射能量的前面用到的一個(gè)系數(shù)。但同時(shí)這樣的命名也給理解造成了一定麻煩，很容易混淆。要是從物理概念上理解這兩個(gè)參數(shù)就不會(huì)弄混了。外部輻射考慮當(dāng)在流場(chǎng)外有一個(gè)輻射源向流場(chǎng)輻射熱量的時(shí)候而用到的參數(shù)，也就是說(shuō)只有你選擇輻射壁或者混合壁的時(shí)候這個(gè)參數(shù)才出現(xiàn)，要根據(jù)流場(chǎng)外的輻射源來(lái)確定這個(gè)參數(shù)。內(nèi)部輻射系數(shù)，是在你考慮輻射模型的條件下才出現(xiàn)，例如在你選擇P1、DO 等計(jì)算熱輻射的時(shí)候，所以這是一個(gè)根據(jù)壁面固體材料特性選擇確定的參數(shù)。特別要注意的是，不同的固體材料差別很大，具體應(yīng)用的時(shí)候查材料特性手冊(cè)得到。我要強(qiáng)調(diào)的是大家是做流體計(jì)算的，好多人都忽略了固體材料的事情，用默認(rèn)的萬(wàn)能的鋁，什么都不改，有時(shí)這是很成問(wèn)題的！2、壁面熱產(chǎn)生率一定要和壁面厚度配合使用。3 、分清壁面條件中給定的都是什么溫度， 用到的溫度有三個(gè)：Temperature 、Free Stream Temperature 和External RadiationTemperature，特別要注意，只有第一個(gè)是給定了壁面的溫度，后面兩個(gè)分別給出自由流的參考溫度和外部輻射源的參考溫度。_湍流的數(shù)值模擬目前采用的數(shù)值計(jì)算方法可以大致分為以下三大類(lèi)：2.1直接模擬直接模擬就是用三維的非穩(wěn)態(tài)的納維斯托克斯方程對(duì)湍流進(jìn)行直接數(shù)值計(jì)算的方法。要對(duì)高度復(fù)雜的湍流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行直接的數(shù)值計(jì)算，必須采用很小的時(shí)間與空間步長(zhǎng)，才能分辨出湍流的詳細(xì)的空間結(jié)構(gòu)以及變化劇烈的特性。因此，湍流的直接數(shù)值模擬對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存空間和計(jì)算速度的要求非常高，目前還無(wú)法用于工程數(shù)值計(jì)算。只有少數(shù)使用超級(jí)計(jì)算機(jī)的研究者才能從事這一類(lèi)研究和計(jì)算。2.2大渦模擬按照湍流的渦旋學(xué)說(shuō)，湍流的脈動(dòng)與混合主要由大尺度的渦旋造成。大尺度的渦從主流中獲得能量，他們是高度的非各向同性，而且隨流動(dòng)的情形而異。大尺度的渦通過(guò)互相作用把能量傳遞給小尺度的渦。小尺度渦的主要作用是耗散能量，它們幾乎是各向同性的，而且不同的流動(dòng)中的小尺度的渦有許多共性。關(guān)于渦旋的上述認(rèn)識(shí)就導(dǎo)致了大尺度渦模擬的數(shù)值解法。這種方法旨在用非穩(wěn)態(tài)的納維-斯托克斯方程來(lái)直接模擬大尺度渦，但不直接計(jì)算小尺度渦，小渦對(duì)大渦的影響通過(guò)近似的模型來(lái)考慮，這種大渦模擬對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存以及計(jì)算速度的要求雖然仍比較高，但遠(yuǎn)低于直接模擬的方法對(duì)計(jì)算機(jī)資源的要求，在工作站上甚至個(gè)人電腦上都可以進(jìn)行一定的研究工作，因而近年來(lái)的研究與應(yīng)用日趨廣泛。2.3應(yīng)用Reynolds時(shí)均方程的模擬方法在這類(lèi)方法中將非穩(wěn)態(tài)的控制方程對(duì)時(shí)間做平均，在所得的關(guān)于時(shí)均物理量的控制方程中包含了脈動(dòng)量乘積的時(shí)均值等物理量，于是方程的個(gè)數(shù)將小于未知量的個(gè)數(shù)，方程組不封閉。要使方程組封閉，必須做出建設(shè)，即建立模型。在Reynolds時(shí)均方程法中，又有Reynolds應(yīng)力方程法及湍流粘性系數(shù)法兩大類(lèi)。其中湍流粘性系數(shù)法是目前工程流動(dòng)與數(shù)值計(jì)算中應(yīng)用最廣泛的方法。_多相流模型和離散相模型的區(qū)別兩相流：通常把含有大量固體或液體顆粒的氣體或液體流動(dòng)稱(chēng)為兩相流；其中含有多種尺寸組顆粒群為一個(gè)“相”，氣體或液體為另一“相”，由此就有氣液，氣固，液固等兩相流之分。兩相流的研究：對(duì)兩相流的研究有兩種不同的觀點(diǎn)：一是把流體作為連續(xù)介質(zhì)，而把顆粒群作為離散體系；而另一是除了把流體作為連續(xù)介質(zhì)外，還把顆粒群當(dāng)作擬連續(xù)介質(zhì)或擬流體。引入兩種坐標(biāo)系：即拉格朗日坐標(biāo)和歐拉坐標(biāo)，以變形前的初始坐標(biāo)為自變量稱(chēng)為拉格朗日Langrangian 坐標(biāo)或物質(zhì)坐標(biāo)；以變形后瞬時(shí)坐標(biāo)為自變量稱(chēng)為歐拉Eulerian 坐標(biāo)或空間坐標(biāo)。1.離散相模型 FLUENT在求解連續(xù)相的輸運(yùn)方程的同時(shí)，在拉格朗日坐標(biāo)下模擬流場(chǎng)中離散相的第二相； 離散相模型解決的問(wèn)題：煤粉燃燒、顆粒分離、噴霧干燥、液體燃料的燃燒等； 應(yīng)用范圍：FLUENT中的離散相模型假定第二相體積分?jǐn)?shù)一般說(shuō)來(lái)要小于10-12%（但顆粒質(zhì)量承載率可以大于10-12%，即可模擬離散相質(zhì)量流率等/大于連續(xù)相的流動(dòng)）；不適用于模擬在連續(xù)相中無(wú)限期懸浮的顆粒流問(wèn)題，包括：攪拌釜、流化床等； 顆粒-顆粒之間的相互作用、顆粒體積分?jǐn)?shù)對(duì)連續(xù)相的影響未考慮； 湍流中顆粒處理的兩種模型：Stochastic Tracking，應(yīng)用隨機(jī)方法來(lái)考慮瞬時(shí)湍流速度對(duì)顆粒軌道的影響；Cloud Tracking，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)跟蹤顆粒圍繞某一平均軌道的湍流擴(kuò)散。通過(guò)計(jì)算顆粒的系統(tǒng)平均運(yùn)動(dòng)方程得到顆粒的某個(gè)“平均軌道” FLUENT 提供五種霧化模型：l （1）平口噴嘴霧化(plain-orifice atomizer)l （2）壓力旋流霧化(pressure-swirl atomizer)l （3）靶式霧化(flat-fan atomizer)l （4）氣體輔助霧化(air-blast/air-assisted atomizer)l （5）氣泡霧化(effervescent/flashing atomizer)用戶可以在 Set Injection Properties 面板中選擇噴嘴類(lèi)型及其相應(yīng)參數(shù)下面就介紹各個(gè)噴嘴模型：概述：所有的模型都是用噴嘴的物理及尺寸參數(shù)（例如噴口直徑、質(zhì)量流率）來(lái)計(jì)算初始顆粒尺寸、速度、位置。對(duì)于實(shí)際的噴嘴模擬來(lái)說(shuō)，無(wú)論是顆粒的噴射角度還是其噴出時(shí)間都是隨機(jī)分布的。但對(duì)FLUENT 的非霧化噴射入口來(lái)說(shuō)，液滴都是在初始時(shí)刻以一個(gè)固定的軌道噴射出去（到流場(chǎng)中去）。噴霧模型中使用隨機(jī)選擇模型得到液滴的隨機(jī)分布。隨機(jī)選擇軌道表明初始液滴的噴射方向是隨機(jī)的。所有的噴嘴模型中都要設(shè)第初始噴射角（范圍），顆粒通過(guò)隨機(jī)的方法在這個(gè)范圍內(nèi)得到一個(gè)初始噴射方向。這種方法提高了由噴射占主導(dǎo)地位流動(dòng)的計(jì)算精度。在噴嘴附近，液滴在計(jì)算網(wǎng)格內(nèi)的分布趨向于更加均勻，這樣，通過(guò)氣相作用于液滴上的曳力就加強(qiáng)了氣相液滴之間的耦合作用。1. 平口噴嘴霧化(plain-orifice atomizer)模型平口噴嘴是最常見(jiàn)也是最簡(jiǎn)單的一種霧化器。但對(duì)于其內(nèi)部與外部的流動(dòng)機(jī)制卻很復(fù)雜。液體在噴嘴內(nèi)部得到加速，然后噴出，形成液滴。這個(gè)看似簡(jiǎn)單的過(guò)程實(shí)際卻及其復(fù)雜。平口噴嘴可分為三個(gè)不同的工作區(qū)：?jiǎn)蜗鄥^(qū)、空穴區(qū)、以及回流區(qū)。不同工作區(qū)的轉(zhuǎn)變是個(gè)突然的過(guò)程，并且產(chǎn)生截然不同的噴霧狀態(tài)。噴嘴內(nèi)部區(qū)域決定了流體在噴嘴處的速度、初始顆粒尺寸、以及液滴分散角。2. 壓力旋流霧化噴嘴模型另一種重要的噴嘴類(lèi)型就是壓力旋流霧化噴嘴。氣體透平工業(yè)的人把它稱(chēng)作單相噴嘴（simplex atomizer）。這種噴嘴，然后流體通過(guò)一個(gè)稱(chēng)作旋流片的噴頭被加速后，進(jìn)入中心旋流室。在旋流室內(nèi)，旋轉(zhuǎn)的液體被擠壓到固壁，在流體中心形成空氣柱，然后，液體以不穩(wěn)定的薄膜狀態(tài)從噴口噴出，破碎成絲狀物及液滴。在氣體透平、燃油爐、直接噴射點(diǎn)火式汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)的液體燃料燃燒中，壓力旋流霧化噴嘴使用很廣泛。液體從內(nèi)部流到完全霧化的過(guò)程可分為三個(gè)步驟：液膜形成、液膜破碎及霧滴形成。3. 空氣輔助霧化模型：為了加速液膜的破碎，噴嘴經(jīng)常會(huì)添加上輔助空氣。液體通過(guò)噴座的作用形成液膜,空氣則直接沖擊液膜以加速液膜的破碎。這種霧化被稱(chēng)為空氣輔助霧化或氣泡（air-blast）迸裂霧化（依賴(lài)于空氣量及其速度）。通過(guò)輔助空氣的作用，可以得到更小的霧滴。這種提高霧化質(zhì)量的作用機(jī)制并不清楚。一般的看法是，輔助空氣加劇了液膜的不穩(wěn)定性。同時(shí)，空氣有助于液滴的分散，防止液滴間的碰撞。空氣霧化噴嘴同壓力旋流霧化噴嘴一樣被廣泛應(yīng)用，尤其是用在要求霧化粒徑很小的場(chǎng)合。FLUENT 中的空氣霧化模型由壓力旋流霧化模型所衍生。有個(gè)不同點(diǎn)是，在空氣輔助霧化模型里，用戶需要直接設(shè)定液膜厚度。因?yàn)榭諝忪F化噴嘴的液膜形成機(jī)制很多，所以必須要有此設(shè)定。這樣，在空氣輔助霧化噴嘴模型里就沒(méi)有壓力旋流霧化模型里所具有的液膜形成方程。用戶還必須設(shè)定液膜與空氣間的最大速度差。盡管這個(gè)量可以計(jì)算出來(lái)，但設(shè)定一個(gè)值之后用戶就可以不必計(jì)算噴嘴的內(nèi)部流動(dòng)了。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)大區(qū)域（噴嘴相對(duì)很?。┑牧鲃?dòng)模擬很方便。其他方面的設(shè)定與壓力霧化噴嘴模型的一樣。用戶必須設(shè)定質(zhì)量流率和噴射角度。液膜離開(kāi)噴口之后，它的初始軌道沿著設(shè)定的噴射角。如果初始液膜的軌道指向中心線，那么，噴射角度為負(fù)值。用戶還需要設(shè)定噴口處液膜的內(nèi)外半徑?？諝廨o助霧化模型不包含內(nèi)部氣體的流動(dòng)。在 FLUENT 中，用戶必須把噴嘴內(nèi)的空氣流動(dòng)設(shè)定為邊界條件。空氣流動(dòng)可看作一般的連續(xù)相的流動(dòng)，不需要做特別的處理。4. 轉(zhuǎn)杯霧化模型（The Flat-Fan Atomizer Model）轉(zhuǎn)杯霧化噴嘴與壓力旋流霧化噴嘴很類(lèi)似，只是它形成了液膜層，而不是旋流。液體從寬而薄的噴口出來(lái)后形成平面液膜，繼而破碎成液滴。一般認(rèn)為，它的霧化機(jī)理與壓力旋流霧化噴嘴類(lèi)似。一些學(xué)者認(rèn)為轉(zhuǎn)杯霧化噴嘴（由沖擊射流霧化而來(lái)）的霧化機(jī)理與平面液膜的霧化類(lèi)似。在這種情況下，轉(zhuǎn)杯霧化模型可以應(yīng)用。只有在三維的情況下才可以使用這個(gè)模型。5. 氣泡霧化模型氣泡霧化噴嘴中，液體中混合了過(guò)熱液體（相對(duì)下游工況）或者類(lèi)似的介質(zhì)。當(dāng)揮發(fā)性液體從噴口噴出時(shí)，迅速發(fā)生相變。相變使流體迅速以很大的分散角破碎成小液滴。此模型也適用于熱流體射流。計(jì)算中還必須設(shè)定蒸發(fā)的氣體，此蒸汽是連續(xù)相的一部分而不是分散相模型所要處理的。在設(shè)定連續(xù)相的邊界條件時(shí)，用戶必須在噴口處設(shè)定一個(gè)連續(xù)相的入口邊界條件。若選擇氣泡霧化模型，還需要設(shè)定噴口直徑、質(zhì)量流率、混合量、揮發(fā)分物質(zhì)的飽和溫度、溫度分?jǐn)?shù)、射流半角以及分散常數(shù)。離散相的初始條件設(shè)定在 FLUENT 中的離散相計(jì)算中，用戶的主要輸入項(xiàng)是初始條件項(xiàng)。初始條