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CFX|鼓泡塔中气泡流动

内容纲要

本案例模拟气泡在矩形鼓泡塔中的扩散运动。

1 案例描述

气体从底部进入鼓泡塔内,以气泡形式在容器内运动,如下图所示。

本案例所研究的鼓泡塔为矩形,其高度1 m,宽度0.1 m,厚度0.02 m。空气入口位于底部,其宽度0.02 m,长度0.01 m,如下图所示。

2 CFX设置

2.1 启动CFX导入计算网格

  • 从开始菜单启动CFX 2019,设置工作路径,点击按钮CFX-Pre进入CFX

  • 选择菜单File → New Case打开新建对话框

  • 选择仿真类型为General,点击OK按钮新建仿真

  • 鼠标右键选择模型树节点Mesh,选择弹出菜单项Import Mesh → Fluent Mesh

  • 如下图所示,在弹出的对话框中设置文件类型为ICEM CFD,选择并打开计算网格文件rectangularcolumn.msh

导入的计算区域如下图所示。

2.2 设置计算区域

  • 鼠标右键选择模型树节点Default Domain,点击弹出菜单项Edit打开设置面板

  • 进入Basic标签页,删除默认材料Fluid 1,如下图所示

  • 添加材料water,如下图所示

  • 如下图所示设置,添加材料water,设置其为Continuous Fluid

  • 如下图所示添加材料air,并设置其为Dispersed Fluid,设定其直径为0.003 m

  • 如下图所示设置重力加速度为(0 -9.81 0),设置参考密度为997 kg/m3,设置参考压力坐标为(0 1 0)

注:与Fluent不同,CFX将参考密度设为重相的密度。

  • 进入Fluid models面板,保持默认设置

  • 进入Fluid Specific Models标签页,选中列表项air,设置浮力模型为Density Difference,设置湍流为Dispersed Phase Zero Equation

  • 选中列表项water,设置浮力模型为Density Difference,设置湍流为Shear Stress Transport

  • 进入Fluid Pair Models标签页,如下图所示,激活选项Surface Tension Coefficient,设置Surf. Tension Coeff.0.072 N/m,其他参数如下图所示设置

2.3 指定边界条件

1、inlet

  • 新建边界inlet,如下图所示设置类型为Inlet,选择Location为INLET

  • 进入Boundary Conditions标签页,设置Mass Flow Rate0.01 [m/s]*0.002 [m^2]*1.185 [kg/m^3]

  • 进入Fluid Values标签页,设置air体积分数为1

  • Fluid Values标签页,设置water体积分数为0

2、Outlet

  • 定义边界outlet,如下图所示设置类型为Opening,选择Location为OUTLET

  • 进入Boundary Details,设置Relative Pressure0 Pa

  • 进入Fluid Values标签页,设置air体积分数为1

  • Fluid Values标签页,设置water体积分数为0

3、Default Domain Default

  • 鼠标双击模型树节点Default Domain Default,弹出设置面板中如下图所示,进入Boundary Details标签页,指定Mass And MomentumFluid Dependent

  • 进入Fluid Values标签页,选中列表项air,设置Mass And MomentumFree Slip Wall

  • 选中列表项water,设置Mass And MomentumNo Slip Wall

2.4 初始条件

  • 点击工具栏按钮Global Initialization进入初始化设置面板

  • 进入Global Settings标签页,如下图所示设置Relative Pressure(1.185-997)[kg/m^3] *g* (1.0 [m] - y)* if( y > 0.9 [m],1.0,0.0)

  • 进入Fluid Settings标签页,选中列表项air,如下图所示设置Volume Fraction为 if(y > 0.90 [m], 1.0, 0.0)

  • 选中列表项water,如下图所示设置Volume Fraction1.0 - if(y > 0.90 [m], 1.0, 0.0)

2.5 设置求解参数

  • 鼠标点击工具栏按钮Solver Control进入求解参数设置面板

  • 如下图所示设置求解参数

2.6 启动计算

  • 点击工具栏按钮Define Run弹出设置对话框

  • 如下图所示设置参数,点击按钮Start Run开始计算

3 计算结果

查看空气体积分数分布,如下图所示。

文件在此:

链接: https://pan.baidu.com/s/17DM409ebFdV28o5FAqi7Uw

提取码: w33c

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《CFX|鼓泡塔中气泡流动》
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