CFX多相流分析--油气进入空气、油、水三相分析

CFX多相流分析--油气进入空气、油、水三相分析

作者：范文哲（fwz0703@163.com，公众号：CAE_ANSYS)

     本案例主要是在CFX流体软件中模拟三相液体的一个例子。主要结构为箱体中下层为水、水面之上为油、油面之上为空气，箱体最下侧气孔进入流体，流体为空气和油交替进入，间隔为1秒钟时间。在初始状态下由于空气、油、水的密度不同，三相混合后在重力作用下出现分层现象，而下方进口进入空气和油，油会由于浮力作用进入油层，而空气会穿过水和油层进入最上方的空气层。该分析主要模拟随时间变化的该现象。通过该现象主要可以理解以下知识点:
1.三相流体的设置方法
2.三相流体初始位置的设置方法
3.箱体边界的设置方法
4.箱体进口不同间隔流入油和空气的设置方法

该分析适用于初级学者，可以学习该类分析的基本原理和操作过程，具体的过程如下所示
1.模型在CFX中必须为三维模型（不像fluent可以支持二维），建立箱体和下方注水口的模型，整体相当于一个物体。相当于只建立流体的空间模型，不需要建立箱体的壁面

2.将该体积的材料设置为三种，空气、油和水。设置重力。设置油、空气和水的交界面为表面张力作用，需要注意，三相需要分别设置。

3.材料设置好之后，初始化箱体，设置空气的体积分数为1-V1-V2，V1和V2分别表示油和水的空间体积，采用函数表达

4.设置边界条件，将所有的箱体周围设置为wall，表示液体不可流出
  设置上方表面为开口，设置三相为空气1，水为0，油0，表示箱体上方都是空气
5.设置进水口为速度进口，速度为1m/s，在此使用if函数表达进入的流体是空气还是油，当0~1秒进入油，当1~2秒进入空气，如此循环,参数结果如图所示

6.设置相应的求解容差和步长等求解参数，保存的频率，求解即可

查看结果在不同时刻的密度分布如图所示

该结果可以用于油气分离类似的模拟

作者：范文哲（fwz0703@163.com，公众号：CAE_ANSYS)

以下为计算源文件，请下载后运行计算，之后查看结果即可