基于数值模拟的气液相界面积计算方法

宋彦坡^1,2，刘志高¹，陶焰明¹，彭小奇^1,2，陈卓¹

1. 中南大学能源科学与工程学院2. 湖南第一师范学院信息科学与工程学院

摘 要：相界面积对气液两相流中传热、传质、物理化学反应等动力学过程影响重大.为获取这一参数,提出一种根据两相流数值模拟结果计算相界面积的方法.此方法借鉴分段线性重构界面的思想,在各网格单元内以平面近似真实相界曲面,根据目标流体的体积分数及其梯度向量将网格内相界面形貌归为五类,进而采用不同的方法分别计算各类相界面的面积.在铜转炉熔池内两相流数值模拟结果分析中的应用效果表明:该方法能有效提取两相流体系中任意区域的相界面积,从而为体系动力学特征的定量分析提供依据.利用相界面积数据,进一步计算了氧气利用率并识别出熔池内"高效反应区",计算和识别结果与工程实际吻合,证实了该方法的准确性.

关键词：两相流;界面;面积;数值模拟;计算流体力学;