Fluent氣泡直徑
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-12
Fluent氣泡直徑的視頻教程
Fluent模擬疏水性側(cè)壁氣泡產(chǎn)生、上升、聚并破碎等問(wèn)題
氣泡或粒子流動(dòng)問(wèn)題在實(shí)際工況中非常普遍，例如鼓泡塔、流化床、燃料電池等領(lǐng)域?qū)Υ祟?lèi)問(wèn)題研究較多，因此在工程上，能夠運(yùn)用數(shù)值方法有效模擬氣泡或粒子流動(dòng)等問(wèn)題變得十分有意義。此案例利用VOF模型來(lái)模擬氣泡生成上升聚并等問(wèn)題，屬于多相流中的氣液兩相流問(wèn)題，主要講解氣泡脫離壁面的主要設(shè)置以及Fluent操作流程。
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Fluent氣泡直徑的實(shí)例教程
前 言
氣泡直徑是研究氣液以及氣液固體系的重要參數(shù)，影響著液相流動(dòng)、返混以及傳質(zhì)等性能。
測(cè)量氣泡直徑的方法主要有兩種，一種是侵入式測(cè)量，例如毛細(xì)管吸力探針測(cè)量技術(shù)、電導(dǎo)探針測(cè)量技術(shù)、光纖探頭測(cè)量技術(shù)，金屬網(wǎng)感應(yīng)器測(cè)量技術(shù)；另一種是非侵入式測(cè)量，例如相位多普勒測(cè)速技術(shù)、干涉粒子成像測(cè)量技術(shù)、數(shù)字圖像分析測(cè)量技術(shù)。
侵入式測(cè)量技術(shù)會(huì)干擾液相的流動(dòng)，因此通常會(huì)選用非侵入式測(cè)量技術(shù)測(cè)量氣泡直徑，而在所有非侵入式測(cè)量技術(shù)中，數(shù)字圖像處理技術(shù)能處理非規(guī)則的氣泡直徑。
Bubble Diameter
那么，采集到氣泡圖像后，如何推算氣泡尺寸呢？今天，小編介紹一種方便實(shí)用的氣泡尺寸測(cè)量方法，即運(yùn)用matlab獲得氣泡當(dāng)量直徑。
Matlab獲得氣泡當(dāng)量直徑的方法主要是將氣泡圖像轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的矩陣，計(jì)算出氣泡所覆蓋的像素面積。
展開(kāi) 使用 Fluent 軟件以二維方式模擬單個(gè) 3 毫米氣泡在水中上升的過(guò)程。包含 Fluent 案例文件。
氣泡在生存發(fā)展過(guò)程中往往會(huì)導(dǎo)致噪聲和引起管道振動(dòng)，自來(lái)水管路中如有空氣時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生嘯叫聲和管道劇烈振動(dòng)。掌握流動(dòng)過(guò)程中氣泡的生成、發(fā)展及其破裂等動(dòng)力規(guī)律是控制氣液兩相流氣動(dòng)噪聲的基礎(chǔ)。
為了實(shí)現(xiàn)在一段管道中大量初始氣泡的隨機(jī)分布（如圖1所示），通過(guò)Fluent的journal文件結(jié)合matlab程序?qū)崿F(xiàn)。
圖1 管道示意圖
2、實(shí)現(xiàn)思路及過(guò)程
Fluent的journal文件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)Fluent的自動(dòng)操作，一行journal文件代碼對(duì)應(yīng)Fluent中一個(gè)操作步驟。通常情況下，在初始化過(guò)程中，在region中指定氣泡坐標(biāo)和大小（半徑），可以通過(guò)一次Patch完成一個(gè)初始氣泡，但如果要實(shí)現(xiàn)上百個(gè)氣泡的隨機(jī)分布則工作量太大（如圖2-3）。
圖2 Region操作
圖3 Patch操作
為了實(shí)現(xiàn)大量隨機(jī)分布，通過(guò)matlab的rand或者randn函數(shù)隨機(jī)生成指定范圍內(nèi)氣泡的位置（X，Y，Z）和半徑r，rand函數(shù)實(shí)現(xiàn)比較均勻的隨機(jī)分布，randn則實(shí)現(xiàn)符合正態(tài)分布規(guī)律的隨機(jī)分布（如圖4）。
圖4 Matlab程序?qū)崿F(xiàn)300個(gè)氣泡位置和大小的隨機(jī)
之后通過(guò)for循環(huán)，將每一個(gè)氣泡的坐標(biāo)和大小導(dǎo)入到一次region和patch操縱對(duì)應(yīng)的journal文件代碼中。
展開(kāi) （2）計(jì)算收斂完成后，單擊單擊主菜單中File→Close Fluent按鈕退出FLUENT界面。
9 結(jié)果后處理
（1）雙擊C4欄Results項(xiàng)，進(jìn)入CFD-Post界面。
（2）單擊任務(wù)欄中 （云圖）按鈕，彈出Insert Contour（創(chuàng)建云圖）對(duì)話(huà)框，單擊OK按鈕進(jìn)入云圖設(shè)定面板。
（3）在Geometry（幾何）選項(xiàng)卡中Locations選擇symmetry 1，Variable選擇Phase 2.Mean Particle Diameter，單擊Apply按鈕創(chuàng)建腐蝕速率云圖。
[本例來(lái)自于Fluent 13.0官方教程]
FLUENT的附加模型population balance model可以用于計(jì)算氣泡流的破碎及匯聚。本例使用歐拉多相流配合PBM模型模擬氣泡在流動(dòng)過(guò)程中的破碎及凝聚現(xiàn)象。
1、模型描述
計(jì)算域幾何如圖1所示。采用如圖所示的圓柱形容器。氣泡從底部inlet入口進(jìn)入，從outlet出口流出。幾何尺寸如圖所示。由于本例的軸對(duì)稱(chēng)特征，因此采用軸對(duì)稱(chēng)模型。注意：FLUENT的2D軸對(duì)稱(chēng)模型要求對(duì)稱(chēng)軸為x軸。計(jì)算域模型如圖2所示。Axis沿著x軸方向，后邊的重力加速度即沿著x軸負(fù)方向。劃分網(wǎng)格，生成msh文件。
圖1 幾何模型
圖2 計(jì)算域模型
2、導(dǎo)入網(wǎng)格
打開(kāi)Fluent 14.0，讀入上一步生成的msh文件。Scale計(jì)算域，檢查是否在正確的尺寸上。選擇[Transient]模擬，設(shè)置重力方向x軸負(fù)方向，并且設(shè)置2D Space為Axisymmetric。如圖3所示。
圖3 基本設(shè)置
3、選擇模型
激活PBM模型需要通過(guò)TUI命令。在TUI窗口中輸入define/models/addon-module，然后輸入yes回車(chē)即可激活PBM模型。
多相流模型選擇Eulerian模型，歐拉相數(shù)量為2。如圖4所示。
圖4 多相流模型
湍流模型選擇標(biāo)準(zhǔn)k-e模型，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)。湍流多相流模型采用mixture，如圖5所示。
圖5 湍流模型
雙擊models中的population balance模型，選擇discrete，進(jìn)入圖6所示對(duì)話(huà)框，進(jìn)行如圖所示設(shè)置。
圖6 PBM設(shè)置
具體含義可以參考fluent PBM手冊(cè)，這里簡(jiǎn)要的說(shuō)明一下。
Kv為增長(zhǎng)因子，geometric ratio為幾何對(duì)數(shù)方法，與后面的ratio exponent相對(duì)應(yīng)。
展開(kāi) 
Fluent氣泡直徑的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
Fluent氣泡直徑的最新內(nèi)容
使用 Fluent 軟件以二維方式模擬單個(gè) 3 毫米氣泡在水中上升的過(guò)程。包含 Fluent 案例文件。
1、問(wèn)題介紹
氣液兩相管流在石油、化工、能源、制冷等工業(yè)領(lǐng)域中大量存在。氣泡在生存發(fā)展過(guò)程中往往會(huì)導(dǎo)致噪聲和引起管道振動(dòng)，自來(lái)水管路中如有空氣時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生嘯叫聲和管道劇烈振動(dòng)。掌握流動(dòng)過(guò)程中氣泡的生成、發(fā)展及其破裂等動(dòng)力規(guī)律是控制氣液兩相流氣動(dòng)噪聲的基礎(chǔ)。
為了實(shí)現(xiàn)在一段管道中大量初始?xì)馀莸碾S機(jī)分布（如圖1所示），通過(guò)Fluent的journal文件結(jié)合matlab程序?qū)崿F(xiàn)。
接fluent流固耦合，氣液，氣固兩相流，pbm氣泡碰撞，破碎，pbm顆粒碰撞長(zhǎng)大，udf碰撞機(jī)理，動(dòng)量源，質(zhì)量源，能量源，顆粒壁面吸附，初始化溫度場(chǎng)，流場(chǎng)相關(guān)udf等。
在默認(rèn)情況下，Fluent使用下面的氣泡直徑模型作為局部過(guò)冷的函數(shù)ΔT_sub=T_sat-T_l
另一種情況下，氣泡直徑D_d可以通過(guò)線(xiàn)性相關(guān)得到:
FLUENT的附加模型population balance model可以用于計(jì)算氣泡流的破碎及匯聚。本例使用歐拉多相流配合PBM模型模擬氣泡在流動(dòng)過(guò)程中的破碎及凝聚現(xiàn)象。
1、模型描述
計(jì)算域幾何如圖1所示。采用如圖所示的圓柱形容器。氣泡從底部inlet入口進(jìn)入，從outlet出口流出。幾何尺寸如圖所示。由于本例的軸對(duì)稱(chēng)特征，因此采用軸對(duì)稱(chēng)模型。注意：FLUENT的2D軸對(duì)稱(chēng)模型要求對(duì)稱(chēng)軸為
注：此案例適用于初級(jí)學(xué)者，高手請(qǐng)繞道吧
兩相流是fluent中比較常用的一中應(yīng)用，本案例模擬一個(gè)氣泡在液體中，由于浮力的作用，自己上升，獲取瞬態(tài)的這一現(xiàn)象
具體的結(jié)果如下圖所示
新手對(duì)于案例中理解起比較困難，簡(jiǎn)單描述如下：
模型直接建立為一個(gè)2D平面即可，不需要單獨(dú)劃分氣泡和空氣及液體
將平面設(shè)置為混合材料，然后進(jìn)行初始化，全部設(shè)置混合材料的的空氣組份
本教程演示了運(yùn)用歐拉和群體平衡模型對(duì)氣泡破碎與凝聚過(guò)程的設(shè)置和求解。幾何模型為二維模型。
1 啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開(kāi)始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動(dòng)Workbench 19.2，進(jìn)入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的
前 言
氣泡直徑是研究氣液以及氣液固體系的重要參數(shù)，影響著液相流動(dòng)、返混以及傳質(zhì)等性能。
測(cè)量氣泡直徑的方法主要有兩種，一種是侵入式測(cè)量，例如毛細(xì)管吸力探針測(cè)量技術(shù)、電導(dǎo)探針測(cè)量技術(shù)、光纖探頭測(cè)量技術(shù)
想請(qǐng)問(wèn)一下大家，fluent vof 單氣泡沸騰怎么設(shè)置，我做的溫度場(chǎng)始終不對(duì)，產(chǎn)生的氣泡也與實(shí)驗(yàn)不符合
[本例來(lái)自于Fluent 13.0官方教程]
FLUENT的附加模型population balance model可以用于計(jì)算氣泡流的破碎及匯聚。本例使用歐拉多相流配合PBM模型模擬氣泡在流動(dòng)過(guò)程中的破碎及凝聚現(xiàn)象。
1、模型描述
計(jì)算域幾何如圖1所示。采用如圖所示的圓柱形容器。氣泡從底部inlet入口進(jìn)入，從outlet出口流出。幾何尺寸如圖所示。由于本例的軸對(duì)稱(chēng)特征，因此采用軸對(duì)稱(chēng)模型
