[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔

1、問題描述     本案例演示如何在 STAR-CCM+ 中為歐拉多相湍流,本模擬對鼓泡流塔建模,其中涉及通過豎直塔泵入的氣相和水相。幾何如下圖所示建模模型如下:[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔的圖1
2、STAR-CCM+設置

不僅要考慮湍流連續相,而且還要考慮連續相中的氣泡,因此需要歐拉多相流

(1)選擇物理模型;流體是湍流且不可以壓縮。使用歐拉多相流。物理模型的選擇如下:

[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔的圖2

(2)創建相并選擇相模型;在離散二相流體中,相間力的強度以及熱和質量傳遞的量是氣泡尺寸的函數。由于氣泡的聚結和破碎,氣泡尺寸可能不斷變化。在STAR-CCM+ 中,使用動量的SGamma方法來研究離散的二相流中的顆粒尺寸分布。

?對于破碎,S-Gamma 模型考慮的是液滴上的破裂力(由于剪切和湍流)和恢復力(由于表面張力)之間的平衡。

?對于聚結,S-Gamma 模型考慮的是液滴碰撞的可能性、兩個碰撞液滴的接觸時間以及液滴之間的液膜的析液時間。

右鍵單擊Models > Eulerian Multiphase > EulerianPhases選項,選擇新建一個相,重命名為water,并為water相選擇相應的物理模型,同樣的方法創建air相,并選擇相應的物理模型,在air相選擇S-Gamma模型,air和water的物理模型如下:

[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔的圖3     (3)定義相間的相互作用;使用多相交互作用模型可定義水相和氣相之間的相互作用。右鍵單擊Models >Multiphase Interaction > Phase Interactions,選擇新建一個相間相互作用,并將其命名為Water-Air,為Water-Air選擇物理模型:

[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔的圖4

定義相間相互作用屬性,把水相定義為連續相,把空氣定義為離散相,把曳力系數方法設置為Tomiyama,相互作用長度尺度設置為0.003m,升力系數的值設置為-0.05。

(4)定義初始條件和基準值;點擊Continua > Physics 1 > Models >Eulerian Multiphase > Eulerian Phases,設置以下屬性:

[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔的圖5[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔的圖6
    (5)設置邊界條件;點擊Regions > Default_Fluid > Boundaries >Inlet > Phase Conditions節點,把Water > Physics Conditions> Turbulence Specification方法設置為Intensity + LengthScale;,點擊Regions >Default_Fluid > Boundaries > Inlet > Phase Conditions,設置以下屬性:
[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔的圖7
       (6)設置停止參數;在求解器節點,把屬性設置如下:
[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔的圖8

(7)由于本案例是穩態模擬,最大迭代次數設置為1000。

(8)運行模擬;計算結果如下:


[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔的圖9                                    相互作用面積密度計算與實驗結果對比

[案例分析]STARCCM+入門系列之——多相流之鼓泡塔的圖10

Sauter 平均直徑計算與實驗結果對比

  • 本文轉自有限猿仿真博客,感謝原作者。如有侵權請立即聯系刪除。

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