如何在fluent中设置多相流讲解.docx
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如何在fluent中设置多相流讲解
3设置一般的多相流问题(SettingUpaGeneralMultiphaseProblem)
3.1使用一般多相流模型的步骤(StepsforUsingtheGeneralMultiphaseMode)ls设置和求解一般多相流问题的步骤的要点如下,各个子部分详细的讲述在随后的章节中。
记住这里给出的仅是与一般多相流计算相关的步骤。
有关你使用的其它模型和相关的多相流模型的输入的详细信息,将在这些模型中合适的部分给出。
1)选中你想要使用的多相流模型(VOF,mixture,orEulerian)并指定相数。
DefineModelsMultiphase...
2)从材料库中复制描述每相的材料。
DefineMaterials...
如果你使用的材料在库中没有,应创建一种新材料。
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!
如果你的模型中含有微粒(granular)相,你必须在fluidmaterialscategory中为它创建新材料(notthesolidmaterialscategory.)
3)定义相,指定相间的相互作用(interaction)(例如,使用欧拉模型时的dragfunctions)
DefinePhases...
4)(仅对欧拉模型)如果流动是紊流,定义多相紊流模型。
DefineModelsViscous...
5)如果体积力存在,turnongravityandspecifythegravitationalacceleration.
6)指定边界条件,包括第二相体积份额在流动边界和壁面上的接触角DefineBoundaryConditions...
7)
设置模拟具体的解参数
8)初始化解和为第二相设定初始体积份额。
SolveInitializePatch...
9)计算求解和检查结果*欧拉多相流模拟的附加指南(AdditionalGuidelinesforEulerianMultiphaseSimulations)一旦你决定了欧拉多相流模型适合你的问题,你应当考虑求解你的多相流问题的需求计算能力。
要求的计算能力很强的依赖于所求解的输运方程的个数和耦合程度。
对欧拉多相流模型,有大数量的高度耦合的输运方程,计算的耗费将很高,在设置你的问题前,尽可能减少问题的statement到最简化的可能形式。
在你开始第一次求解尝试,取而代之尽力去求解多相流动的所有的复杂方面,你可以以简单近似地开始并且知道问题定义的最终形式。
简化多相流问题的一些建议列举如下:
1.使用六面体或四边形网格(而不用四面体或三角形网格)。
2.减少相的数目。
你会发现即使简单的近似也会给你的问题提供有用的信息。
3.2选用多相流模型并指定相数(EnablingtheMultiphaseModelandSpecifyingtheNumberofPhases)
为了选VOF,mixture,Eulerian多相流模型,在MultiphaseModelpanel下选VolumeofFluid,Mixture,orEulerianastheModel。
DefineModelsMultiphase...
如果你选的欧拉模型,输入如下:
numberofphases:
为了给多相流计算指定相数,在NumberofPhases下输入合适的值。
你最多可以指定20相。
(optional)cavitationeffects:
包含气穴影响(IncludingCavitationEffects)对混合的欧拉模型计算,包含气穴影响是可能的。
为了选气穴模型,在MultiphaseModelpanel中InterphaseMassTransfer下打开Cavitation。
由于气穴影响,接下来你应指定在使用传质计算时的两个参数。
这些参数的指定应当于调查下的流动特征参数相一致:
Reynoldsnumberandcavitationnumber。
在MultiphaseModelpanel中CavitationParameters下面,设置VaporizationPressure(PV)和BubbleNumberDensity()。
的默认值是10000,由Kubotaetal推荐。
默认的PV值是2367.8,环境温度下水的汽化压力。
3.3定义相概述(OverviewofDefiningthePhase)s
为了定义相(包括它们的材料属性)和相间的相互作用(例如,欧拉模型中的曳力函数),你将使用Phasespanel(Figure1).DefinePhases...
Figure1:
ThePhasesPanel
这个面板中Phase下的每一项两类之一,如在Type列表中所示:
primary-phase指出了所选项是主相,
secondary-phase指出所选项是第二相。
指定相之间的相互作用,点击Interaction...button.。
3.3.1DefiningthePrimaryPhase定义主相
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通常,你可以你喜欢的任何方式指定主相和第二相。
考虑你的选择如何影响问题的设置是一种很好的主意,特别是在复杂的问题中。
例如,对区域一部分中的一相,如果你计划patch其初始体积份额为1,指定这个相为第二相更方便。
同样,如果一相是可压缩的,为了提高解的稳定性,建议你指定它为主相。
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记住,只能有一相是可压缩的。
确定你没有选择可压缩材料(也就是对密度使用可压缩理想气体定律的材料)为多于一相的。
1)Selectphase-1inthePhaselist.
2)ClickSet...,andthePrimaryPhasepanel(Figure2)willopen.
Figure2:
ThePrimaryPhasePanel
3)InthePrimaryPhasepanel,enteraNameforthephase.
4)SpecifywhichmaterialthephasecontainsbychoosingtheappropriatematerialinthePhaseMaterialdrop-downlist.
5)DefinethematerialpropertiesforthePhaseMaterial.
ClickEdit...,andtheMaterialpanelwillopen.
IntheMaterialpanel,checktheproperties,andmodifythemifnecessary.
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Ifyoumakechangestotheproperties,remembertoclickChangebeforeclosingtheMaterialpanel.6)ClickOKinthePrimaryPhasepanel.
3.3.2DefiningaNon-GranularSecondaryPhase定义非颗粒(即液体或气体)第二相
1)Selectthephase(e.g.,phase-2)inthePhaselist.
2)ClickSet...,andtheSecondaryPhasepanel(Figure3)willopen.
Figure3:
TheSecondaryPhasePanelforaNon-GranularPhase
3)IntheSecondaryPhasepanel,enteraNameforthephase.
4)SpecifywhichmaterialthephasecontainsbychoosingtheappropriatematerialinthePhaseMaterialdrop-downlist.
5)DefinethematerialpropertiesforthePhaseMaterial,followingthesameprocedureyouusedtosetthematerialpropertiesfortheprimaryphase.
6)IntheSecondaryPhasepanel,specifytheDiameterofthebubblesordropletsofthisphase.Youcanspecifyaconstantvalue,oruseauser-definedfunction.SeetheseparateUDFManualfordetailsaboutuser-definedfunctions.
7)ClickOKintheSecondaryPhasepanel.
3.3.3DefiningaGranularSecondaryPhase定义颗粒第二相
1)Selectthephase(e.g.,phase-2)inthePhaselist.
2)ClickSet...,andtheSecondaryPhasepanel(Figure4)willopen.
3)IntheSecondaryPhasepanel,enteraNameforthephase.
4)SpecifywhichmaterialthephasecontainsbychoosingtheappropriatematerialinthePhaseMaterialdrop-downlist.
5)DefinethematerialpropertiesforthePhaseMaterial,followingthesameprocedureyouusedtosetthematerialpropertiesfortheprimaryphase.Foragranularphase(whichmustbeplacedinthefluidmaterialscategory).!
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Youneedtospecifyonlythedensity;youcanignorethevaluesfortheotherproperties,sincetheywillnotbeused.IntheSecondaryPhasepanel.
6)EnabletheGranularoption.
7)(optional)EnablethePackedBedoptionifyouwanttofreezethevelocityfieldforthegranularphase.
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Notethatwhenyouselectthepackedbedoptionforaphase,youshouldalsousethefixedvelocityoptionwitha
valueofzeroforallvelocitycomponentsforallinteriorcellzonesforthatphase.
8)SpecifytheGranularTemperatureModel.ChooseeitherthedefaultPhasePropertyoptionorthePartialDifferentialEquationoption.
Figure4:
TheSecondaryPhasePanelforaGranularPhase
9)IntheSecondaryPhasedialogbox,specifythefollowingpropertiesoftheparticlesofthisphase:
Diameterspecifiesthediameteroftheparticles.Youcanselectconstantinthedrop-downlistandspecifyaconstantvalue,orselectuser-definedtouseauser-definedfunction.
GranularViscosityspecifiesthekineticpartofthegranularviscosityoftheparticles(μs,kin).Youcanselectconstant(thedefault)inthedrop-downlistandspecifyaconstantvalue,selectsyamlal-obrientocomputethevalue,selectgidaspowtocomputethevalue,orselectuser-definedtouseauser-definedfunction.
GranularBulkViscosityspecifiesthesolidsbulkviscosity(λq).Youcanselectconstant(thedefault)inthedrop-downlistandspecifyaconstantvalue,selectlun-et-altocomputethevalue,orselectuser-definedtouseauser-definedfunction.
FrictionalViscosityspecifiesashearviscositybasedontheviscous-plasticflow(μs,fr).Bydefault,thefrictionalviscosityisneglected,asindicatedbythedefaultselectionofnoneinthedrop-downlist.Ifyouwanttoincludethefrictionalviscosity,youcanselectconstantandspecifyaconstantvalue,selectschaeffertocomputethevalue,selectjohnson-et-altocomputethevalue,orselectuser-definedtouseauser-definedfunction.
AngleofInternalFrictionspecifiesaconstantvaluefortheangleφusedinSchaeffer'sexpressionforfrictionalviscosity.Thisparameterisrelevantonlyifyouhaveselectedschaefferoruser-definedfortheFrictionalViscosity.
FrictionalPressurespecifiesthepressuregradientterm,▽Pfriction,inthegranular-phasemomentumequation.Choosenonetoexcludefrictionalpressurefromyourcalculation,johnson-et-al,syamlal-obrien,based-ktgfwherethefrictionalpressureisdefinedbythekinetictheory.Thesolidspressuretendstoalargevaluenearthepackinglimit,dependingonthemodelselectedfortheradialdistributionfunction.Youmusthookauser-definedfunctionwhenselectingtheuser-definedoption.
FrictionalModulusisdefinedas
withG≥0,whichisthederivedoption.Youcanalsospecifyauser-definedfunctionforthefrictionalmodulus.
FrictionPackingLimitspecifiesathresholdvolumefraction(开始体积分数)atwhichthefrictionalregimebecomesdominant.Itisassumedthatforamaximumpackinglimitof0.6,thefrictionalregimestartsatavolumefractionofabout0.5.Thisisonlyageneralruleofthumbastheremaybeotherfactorsinvolved.
GranularConductivityspecifiesthesolidsgranularconductivity(kθs).Youcanselectsyamlal-obrientocomputethevalue,selectgidaspowtocomputethevalue,orselectuser-definedtouseauser-definedfunction.
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Note,however,thatANSYSFLUENTcurrentlyusesanalgebraicrelationforthegranulartemperature.Thishasbeenobtainedbyneglectingconvectionanddiffusioninthetransportequation.
GranularTemperaturespecifiestemperatureforthesolidsphaseandisproportionaltothekineticenergyoftherandommotionoftheparticles.Chooseeitherthealgebraic,theconstant,oruser-definedoption.
SolidsPressurespecifiesthepressuregradientterm,▽Ps,inthegranular-phasemomentumequation.Chooseeitherthelun-et-al,thesyamlal-obrien,thema-ahmadi,none,orauser-definedoption.
RadialDistributionspecifiesacorrectionfactorthatmodifiestheprobabilityofcollisionsbetweengrainswhenthesolidgranularphasebecomesdense.Chooseeitherthelun-et-al,thesyamlal-obrien,thema-ahmadi,thearastoopour,orauser-definedoption.
ElasticityModulusisdefinedas
with
PackingLimitspecifiesthemaximumvolumefractionforthegranularphase(αs,max).Formonodispersedspheres,thepackinglimitisabout0.63,whichisthedefaultvalueinANSYSFLUENT.Inpolydispersedcases,
however,smallerspherescanfillthesmallgapsbetweenlargerspheres,soyoumayneedtoincreasethemaximumpackinglimit.
10)ClickOKintheSecondaryPhasedialogbox.
3.3.4DefiningtheInterfacialAreaConcentration
TodefinetheinterfacialareaconcentrationonthesecondaryphaseintheEulerianmodel,performthefollowingsteps:
1)Selectthephase(e.g.,phase-2)inthePhaseslist.
2)ClickEdit...toopentheSecondaryPhasedialogbox.
3)IntheSecondaryPhasedialogbox,enteraNameforthephase.
4)SpecifywhichmaterialthephasecontainsbychoosingtheappropriatematerialinthePhaseMaterialdrop-downlist.
5)DefinethematerialpropertiesforthePhaseMaterial.
6)EnabletheInterfacialAreaConcentrationoption.MakesuretheGranularoptionisdisa
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