双流体模型求解器的30年演变
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1990年-2004年 求解器demo
在90年代,TFM模型的求解器名字叫做bubbleFoam。这个求解器的特点是:
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采用phase intensive的形式来处理NS方程奇异问题;
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不可压缩;没有能量方程;没有相变,传质,化学反应等复杂模型;
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$\alpha$方程没有做特殊处理,有可能会发生小于0的情况。
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湍流模型硬植入kEpsilon;
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真个双NS方程的求解采用最常规的处理;
bubbleFoam当时在验证简单的鼓泡床模拟是没有任何问题的。但里面有很多的模型缺失,比如各种曳力模型、升力模型、湍流分散力模型,都没有。大体上90年代,TFM模型的求解器就是,求解套路没问题,但是缺各种细节。整个求解器就是,能用。
2004年-2011年 求解器1.0版本
2004年OpenFOAM开源化。TFM求解器也带来了最大的改动,被命名为twoPhaseEulerFoam。在2004-2011年间,twoPhaseEulerFoam进行了若干的进化:
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7年间增加了若干的曳力模型;升力模型以及其他的动量交换模型还是没有。
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增加了颗粒动理学算法,可以用来计算气固流动;
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不可压缩,没有能量方程;
2011年之前,twoPhaseEulerFoam相对于bubbleFoam,还是
2011年-2014年 求解器2.0版本
OpenFOAM发布compressibleTwoPhaseEulerFoam,这个附加了传热,因此可以考虑热导致的压力变化。官方认为是可压缩求解器。但是在动量方程中将密度除掉了,因此并不是一个严格的可压缩求解器。
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增加了传热模块;
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近似一种可压缩求解器;
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支持旋转参考系,可以计算MRF;
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湍流模型支持壁面函数;
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最重要的是,compressibleTwoPhaseEulerFoam不再采用phase intensive的形式来处理方程奇异问题;
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相方程采用MULES处理有界性的问题;
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增加packingLimit算法,防止颗粒过度堆积;
2014年-2016年 求解器3.0版本
compressibleTwoPhaseEulerFoam被删除并重命名为twoPhaseEulerFoam。求解器大幅度的更新细小模型,如湍流、动量交换等。
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增加若干耶力模型,升力模型,湍流分散力,虚拟质量力模型,Swarm模型等;
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增加IATE气泡粒径预测模型;
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大幅度的更新湍流模型,可使用RANS、LES湍流模型,并植入一些自创的湍流模型如mixtureKEpsilon等;
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将温度方程转换为能量方程;
2016年-2022年 求解器4.0版本
twoPhaseEulerFoam被删除并重命名为reactingTwoPhaseEulerFoam。很明显,该版本求解器包含了反应模块,除此之外:
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因为drag项有时会产生比较大的对角阵系数,OpenFOAM植入自创的类似PEA的算法来计算相对速度;
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植入自创的面速度压力耦合算法,防止产生震荡;
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将p方程改为p_rgh方程,防止震荡;
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方程为全守恒的形式,是一个完全可压缩的求解器;
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附加近音速算法;
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附加组分传输;
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附加局部时间步推进格式;
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附加class method来求解粒径分布模型;
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更丰富的IATE模型来求解粒径分布模型;
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附加更丰富的化学反应模型;
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附加沸腾、相变、蒸发、溶解模型等;
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附加动网格支持;
2022年-至今 求解器5.0版本
后来,reactingTwoPhaseEulerFoam被删除,并更名为multiPhaseEulerFoam。最重大的区别在于:可以用于模拟多流体模型(不仅仅是双流体)。在OpenFOAM-11发布之后,更激进的改动是将求解器模块化。
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