汽水混合器模型

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数值模拟计算在求解流体流动的控制方程组时通常采用静态(惯性)参考系或者动态(非惯性)参考系。汽水混合器是一种带旋转部件的设备，在数值模拟中，它会被分为不断旋转的动域和静止不动的静域两部分，需要使用动态参考系进行模拟。目前广泛用于处理动态参考系的三种模型是:单旋转参考系模型、多重参考系(Multi-Reference Frame，MRF)模型和滑移网格(Sliding Mesh，SM)模型。其中，汽水混合器的CFD模拟研究中常用的参考系模型为MRF模型和SM模型。

(1)MRF模型

MRF模型就是在求解时建立多个参考系，此方法通常根据动静件的结构将整个计算域分为静域和动域等多个部分，如图所示。在动域内使用旋转参考系构建和求解运动方程，在静域内使用静止参考系构建和求解运动方程。由于动静域计算所用的参考系不同，所以在动静域交界面处通常采用局部参考系转换的方法完成数据传递。虽然MRF模型是一种稳态近似，在动静件相互作用很强的系统中预测精度较差，但是在动静件相互作用较弱的系统中，其还是能获得良好的预测结果。例如，一些桨叶与挡板相互作用较弱的搅拌釜。当动静件相互作用很强时，为了获得精确的计算结果，必须使用SM模型来进行求解。此外，MRF模型的计算结果可以用作SM模型的初始流场，这会相应减小计算的时间加速收敛速度。