管道內多組分物質流動

參考資料:ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例說明

本案例模擬了圓管內兩種流體物質的層流流動。

管道內多組分物質流動的圖1

計算域:圓柱直徑0.00125m,長0.1m

物質屬性:物質A,密度為1kg/m3,粘度為1e-5kg/m-s,擴散系數為1.43e-5m2/s;物質B,密度為1kg/m3,粘度為1e-5kg/m-s,擴散系數為1.43e-5m2/s   

邊界條件:來流速度1m/s,物質A在入口處質量百分比為1,物質B在壁面的質量百分比為1

網格劃分

采用矩形網格,網格數量為16000

管道內多組分物質流動的圖2

管道內多組分物質流動的圖3

計算設置

本次計算為穩態層流計算。

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管道內多組分物質流動的圖5

  • 物質屬性

(1)設置兩種物質的密度和粘度參數

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管道內多組分物質流動的圖7

(2)設置混合物的擴散系數

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管道內多組分物質流動的圖9

  • 湍流模型

選擇層流

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管道內多組分物質流動的圖11

  • 組分輸運模型

激活組分輸運模型

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管道內多組分物質流動的圖13

  • 邊界條件

(1)設置速度入口邊界條件

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管道內多組分物質流動的圖15

速度值有profile文件讀入,profile文件下載地址:

鏈接:https://pan.baidu.com/s/1y54Mhdvrp0UkZ__ZR7l0Jw 密碼:7444

在入口處組分B的百分比為0

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管道內多組分物質流動的圖17

(2)出口為壓力出口

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管道內多組分物質流動的圖19

(3)壁面邊界

在壁面物質B的質量百分比為1

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管道內多組分物質流動的圖21

  • 初始化

初始化設置物質B為0

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管道內多組分物質流動的圖23

計算結果

  • 計算域云圖展示

組分百分比云圖

管道內多組分物質流動的圖24

  • 計算值與實驗值對比

這里將x軸不同位置處的A物質質量百分比結果進行對比

管道內多組分物質流動的圖25

參考文獻

W.M. Kays and M.E. Crawford. Convective Heat and Mass Transfer. 3rd Edition. McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, NY. 126-134. 1993.

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