【Fluent案例】攪拌器【轉(zhuǎn)發(fā)】

2019-03-15 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

本案例利用Fluent中的歐拉多相流模型模擬空氣噴霧至充滿水的反應(yīng)器內(nèi)的流場分布。

1 問題描述

本案例計算模型如圖所示。混合器包含四個擋板、一個環(huán)形噴霧器、一個斜葉漿,一個拉什頓槳以及一個旋轉(zhuǎn)軸。頂部邊界為Degassing邊界,只允許氣體流出。空氣通過底部的環(huán)形噴霧器以0.05 m/s的速度注入攪拌器。案例忽略噴霧器環(huán)上的小孔,而將進氣道建模為均勻的圓形帶。Rushton渦輪葉片攪動氣水混合物,使氣泡均勻分布,斜葉槳執(zhí)行擴散和泵送操作。兩個葉輪均以450轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速繞Z軸逆時針旋轉(zhuǎn)(從頂部看)。

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2 Fluent設(shè)置

2.1 啟動Fluent并讀取網(wǎng)格

以3D、Double Precision方式啟動Fluent
利用菜單File → Read → Mesh…讀取網(wǎng)格文件mixing_tank.msh

2.2 General設(shè)置

鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點General,右側(cè)面板激活選項Gravity,設(shè)置重力加速度為Z方向-9.81 m/s2

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2.3 Models

鼠標(biāo)右鍵選擇模型樹節(jié)點Models > Multiphase,點擊彈出菜單項Eulerian激活歐拉多相流

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鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Models > Viscous,彈出設(shè)置對話框,如下圖所示,激活標(biāo)準(zhǔn)k-epsilon模型,激活選項Dispersed,點擊OK按鈕關(guān)閉對話框

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2.4 Materials

案例中涉及的流體介質(zhì)為空氣及液態(tài)水。

添加材料water。

右鍵選擇模型樹節(jié)點Materials > Fluid,點擊彈出菜單項New...打開材料新建對話框

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添加新材料water,設(shè)置其密度為998 kg/m3,粘度為0.001 kg/m-s
點擊按鈕Change/Create,在彈出的詢問是否覆蓋的對話框中選擇Yes,點擊Close按鈕關(guān)閉材料對話框

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2.5 設(shè)置相及相間相互作用

設(shè)置水為主相,空氣為第二相。

雙擊模型樹節(jié)點Models > Multiphase(Mixture) > Phase > phase-1-Primary Phase,彈出主相設(shè)置對話框,設(shè)置Name為water,選擇Phase Material為water,點擊OK按鈕關(guān)閉對話框

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雙擊模型樹節(jié)點Models > Multiphase(Mixture) > Phase > phase-2-Secondary-Phase,彈出第二相設(shè)置對話框,設(shè)置Name為air,選擇Phase Material為air,設(shè)置Diameter為0.0015 m,其他參數(shù)保持默認設(shè)置,點擊OK按鈕關(guān)閉對話框

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鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Models > Multiphase > Phase Interactions,彈出設(shè)置對話框,進入Drag標(biāo)簽頁,設(shè)置模型為grace,如下圖所示

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注:grace模型適合于低氣相密度且氣泡尺寸在1-2mm的氣液流動

切換至Surface Tension標(biāo)簽頁,設(shè)置表面張力系數(shù)為0.073 n/m,如下圖所示

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2.6 Cell Zone Condtions設(shè)置

本案例包含3個計算區(qū)域,其中1個為靜止區(qū)域,另外2個為旋轉(zhuǎn)區(qū)域。采用MRF考慮區(qū)域的旋轉(zhuǎn)。

鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Cell Zones Conditions > fluid_mrf_1-1,彈出區(qū)域設(shè)置對話框,如下圖所示設(shè)置其旋轉(zhuǎn)速度為450 rpm

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鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Cell Zones Conditions > fluid_mrf_2-0,彈出區(qū)域設(shè)置對話框,如下圖所示設(shè)置其旋轉(zhuǎn)速度為450 rpm

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2.7 Boundary Conditions設(shè)置

本案例中頂部邊界設(shè)置為degassing邊界,該邊界允許氣體流出而不允許液體流出。

鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions > gas_inlet > water,彈出的對話框中采用下圖所示參數(shù)設(shè)置

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鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions > gas_inlet > air,彈出的對話框中設(shè)置入口速度為0.05 m/s

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切換至Multiphase標(biāo)簽頁,設(shè)置Volume Fraction為1

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2.8 Operating Conditions設(shè)置

鼠標(biāo)雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions,右側(cè)面板點擊按鈕Operating Conditions…彈出操作條件設(shè)置對話框
激活選項Specified Operating Density,設(shè)置Operating Density為1.225 kg/m3
點擊OK按鈕關(guān)閉對話框