فلوئنت برای جریان سیال شامل ذوب یا انجماد که در یک دما( در یک فلز خالص) و یا در یک رنج دمایی( در چند آلیاژ) اتفاق می افتد مورد استفاده واقع شود. فلوئنت به جای استفاده از روش پیشین جامد-مایع از روش فرمول بندی آنتالپی-خلل و فرج استفاده می کند. ناحیه خمیری جامد-مایع مربوط به ناحیه دارای خلل و فرج با خلل و فرجی مساوی با کسری از سیال است و ترمهای چاه ممنتوم مناسب به معادلات ممنتوم برای محاسبه افت فشار که به علت وجود ماده جامد است، اضافه می شوند. چاه ها همچنین به معادلات توربولانس برای محاسبه کاهش تخلخل در ناحیه جامد اضافه می شوند. 

فلوئنت امکانات زیر را برای مدل کردن ذوب و انجماد فراهم می کند.

·   محاسبه ذوب و انجماد جامد-مایع در فلز خالص به خوبی آلیاژ های دوتایی

·   مدل کردن فرایند ریخته گری پیوسته (خمیدگی ماده جامد در خارج از حوزه)

·   مدل کردن مقاومت تماسی حرارتی بین ماده جامد شده و دیوار

·   پیش پردازش روابط مربوط به ذوب و انجماد

این امکانات به فلوئنت این اجازه را می دهد که مسائل ذوب و انجماد را در رنج های وسیعی شامل ذوب شدن، یخ زدن، رشد کریستال و جوشکاری پیوسته را انجام دهد. روابط فیزیکی استفاده شده برای این محاسبات در بخش های بعدی شرح داده شده است و ساختاری که با آن این نوع ،رایند ها شبیه سازی می شود توضیح داده شده است.

1-1. محدودیت ها

همانطور که در بخش قبل اشاره شد فلوئنت می تواند ذوب و انجماد را به خوبی آلیاژها برای فلزات خالص نیز انجام دهد. در برابر کسر حجمی مایع روابط دمایی استفاده شده در فلوئنت یک نقش اهرمی را دارد. روابط دیگری نیز امکانش وجود دارد اما نه به درستی روابط که در فلوئنت ارائه شده است.

محدودیت های که در مدل کردن فرآیند ذوب وانجماد در فلوئنت وجود دارد به صورت زیر است.

· مدل کردن فرآیند ذوب وانجماد فقط با حلگر Segregated قابل انجام است و نمی توان از حلگر Coupled استفاده کرد.

· این مدل برای جریان های قابل تراکم نمی تواند به کار رود.

·نمی توان هر نوع انتقال بخصوصی یا هر نوع جریان واکنشی را در ترکیب با فرآیند ذوب وانجماد به کار برد.

·در جریان های چند فازی فقط مدل VOF می تواند با مدل ذوب وانجماد به کار رود.

· نمی توان خصوصیات جداگانه ای برای ماده جامد و سیال داشته باشیم.

2. تئوری مدل ذوب و انجماد

تکنیک enthalpy-porosity در فلوئنت برای فرآیند ذوب و انجماد به کار میرود. در این تکنیک شیار های سطح مشترک ذوب به طور دقیق قابل پی گیری نیستند. در عوض یک کمیتی به نام کسر حجمی که به جزئی از سلول ها که دارای شکل مایع هستند و دارای پیوند با دیگر سلول ها هستند  اشاره می کند. کسر حجمی محاسبه شده در هر عمل متقابل براساس بالانس آنتالپی است.

ناحیه خمیری ناحیه ای است که در آن کسر حجمی بین صفر و یک است. ناحیه خمیری به عنوان یک محیط خلل وفرج کاذب که ضریب تخلخل از صفر تا یک ماده جامد مدل شده است. وقتی که مواد کاملا جامد هستند در یک سلول خلل و فرج صفر است و همچنین سرعت به صفر افت پیدا میکند

مرجع: http://sciencemechanics.blogfa.com