计算流体作业---mixture模型

计算流体课程大作业

目录

一、题目 (2)

二、物理现象分析和数学模型 (3)

三、Fluent计算过程 (4)

四、计算结果的处理 (11)

五，网格独立性检验 (13)

一、题目

气固两相流（2）

1）题目说明

图中未注明长度单位：mm

空气：1MPa ，v =30、50和70m/s ，物性参数取默认值

水滴（颗粒）：质量流量0.3kg/s ，颗粒粒径取单一粒径，大小为100μm ，颗粒物性参数取水的默认值

温度20°C ，不考虑换热

2）具体计算要求（前面列出的要求，这里不在列举）：

网格必须为六面体网格 网格独立性检验

使用Euler 模型（Mixture 模型或Euler 模型任选其一）计算，系统

内的气固两相流。要求展示流场（云图和矢量图）、颗粒浓度分布

二、物理现象分析和数学模型

1、对实际问题作必要的简化，建立起相应的物理模型

本题为三维变截面管内气固两相流，欲用数值方法得出其中的流动情况时，可作以下简化处理：

（1）气体和颗粒的物性为常数； （2）e vl

R υ

=

，0.1l m =，υ=510*5.1-，30/v m s =，50/m s ，70/m s 时

2000e R >>，所以流动为湍流；

（3）不考虑换热； （4）不考虑重力；

（5）气体流速不高，压强不变，所以视空气为不可压缩流体。

通过这些假设，就把这一问题简化成为一个三维，非稳态，常物性，无内热源的湍流流动问题，这就是所研究问题的物理模型。 2、对所研究的物理模型建立起相应的数学描述。 连续性方程：

u 0v w x y z

∂∂∂++=∂∂∂

动量方程：

2

2

2

2

2

2

()()()1(

)x u uu uv uw p

u u u v f t

x

y

z

x

x

y

z

ρ∂∂∂∂∂∂∂∂+

+

+

=-

++

+

+∂∂∂∂∂∂∂∂

2

2

2

2

2

2

()()()1(

)y v vu vv vw p

v v v v f t

x y z

x

x

y

z

ρ∂∂∂∂∂∂∂∂+

+

+

=-

++

+

+∂∂∂∂∂∂∂∂

2

2

2

2

2

2

()()()1(

)z w w u w v w w p

w w w v f t

x

y

z

x

x

y

z

ρ∂∂∂∂∂∂∂∂+++

=-

++

+

+∂∂∂∂∂∂∂∂

初始条件：30/v m s =，50/m s ，70/m s 1p MPa =

三、Fluent计算过程

1、启动Fluent三维单精度计算器，读入网格文件060702（30）.msh。网格读入后，执行Grid→Check命令，检查网格的信息，待最后一行出现Done语句。

2、执行Grid→Info→Size检查网格数量。

3、执行Grid→Scale命令，弹出Scale Grid对话框，如图所示，Grid Was Created In中选中mm单击Scale后关闭对话框。

4、执行Define→Models→Solver命令，弹出Solver对话框，如图所示，选中Time

下方的Unsteady，启用非定常计算，其余保持默认，单击OK按钮。

5、执行Define→Models→Multiphase命令，在弹出的Multiphase Model对话框中选择Mixture，Multiphase Model对话框自动展开，保持默认参数设置，如图所示，单击OK按钮，关闭对话框。

6、执行Define→Models→Viscous命令，在Model栏中选中k-epsilon（2 eqn），对话框自动展开，单击OK按钮。

7、执行Define→Material命令，单击Fluent Database…，在弹出的如图所示的对话框中Water-Hquid选择，点击Copy完成水物性的定义。

8、定义基本相和第二相。执行Define→phases命令，在Phases列表中选择phases-1，在Type选项中选择primary-phase，然后单击SET按钮，在打开对话框的Phase Material列表中选择air，并在Name文本框中输入air代替原来的phases-1，单击OK按钮。在Phase列表中选择phases-2，在Type选项中选择secondary-phase，单击SET按钮，在打开对话框的Phase Material列表中选择water-liquid，并在Name 文本框中输入water代替原来的phases-2，单击OK按钮。

9、执行Define →Operating Conditions 命令，打开Operating Conditions 对话框，如图所示，将Operating Pressure 改为1000000，单击OK 按钮。

10、定义边界条件，执行Define →Boundary Conditions 命令，弹出Boundary Condition 对话框，在右边Zone 的栏选中in ，Phase 栏中选中air ，单击SET 按钮，将Velocity Magnitude 栏改为30，单击OK 按钮；水的质量流量是s kg /3.0，根据入口直径100mm 可得水的流速为s m /038.0，再将空气和水的速度换算成体积流量得水所占的体积分数为0.00127，Zone 栏保持为in ，phase 栏中选中water ，单击SET 按钮，将Velocity Magnitude 栏改为0.038，Volume Fration 栏改为0.00127，单击OK 按钮。