过滤过程的fluent模拟指导教师
基于FLUENT的建筑排水系统模拟仿真分析
基于FLUENT的建筑排水系统模拟仿真分析Building drainage system simulation analysisbased on FLUENT领 域：环境工程研 究 生： 陈 霞指导教师：刘 志 强企业导师：张 二 禄天津大学环境科学与工程学院2012年05月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。
特授权 天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名： 导师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日中文摘要我国建筑排水系统最早是模仿“苏联”的做法，沿用其设计理念和数据资料作为我国建筑排水系统的理论基础。
由于国内外的管材、管径、连接方式、测试方法以及地处纬度等的不同，国外的测试数据不能完全应用于我国。
因而需要寻找一条新的途径来支撑我国建筑排水系统的理论发展。
近年来，新建了大量的高层建筑，其中还有不少超高层建筑，室内排水系统有待我们进行更深入地探讨和总结。
现有的恒定流理论已不能用来解释建筑排水系统内部非恒定且瞬时流的现象。
并且建筑排水立管内气、水两相流的水力工况等，体现着建筑室内排水的复杂性、多变性，这样对我们进一步理论研究带来困难。
本文将建筑排水系统与计算机技术有效结合，利用计算流体动力学技术进行流体的水力工况分析，并建立数值模型进行模拟仿真，在理论与实际试验中找到了一个合理的契点。
固体颗粒在液体中沉降的cfd值模拟开题报告
[9]E.J.瓦斯普,固体物料的浆体管道输送.黄委会翻译.水利出版社.1077。
[10]G.W.戈威尔,复杂混合物在管道中的流动.石油工业出版社,l,83.8.
[11]钱宁、万兆惠,泥沙运动力学沙.425,1983.12,科学出版社.
[12]王国强.冯三利.崔会杰清洁压裂液在煤层气井压裂中的应用天然气工业,2006,26(11):104-106.
的理论框架。书籍、文献资料。
（4）对搜集到的文献资料进行分类、分析、对比、归纳，提出自己的理论框架和解决问
题的办法。
（5）经常与导师联系和交流，接受导师的帮助和指导。
四．阶段进度计划。
第一阶段：1周-4周，收集与翻阅相关资料文献，熟悉课题。完成英文翻译和开题报告，为毕业设计打一个好的基础。
第二阶段5周-11周，完成颗粒在牛顿流体中随雷诺数变化以及随壁面变化的建模、网格划分以及边界条件设定稳态流场模拟计算。得到不同雷诺数下颗粒所受阻力的变化以及阻力系数的变化，最后模拟壁面对颗粒沉降的影响。完成论文。
(滞流区)
(紊流区)
（过渡区）
式中k,v，均为待定常数，需要实测资料确定，作者通过对实测资料的分析得到k=1063-4.0,而雷诺数用下式计算：
滞留区的最大不沉淀颗粒为：
通过上式计算得到的CD-Re关系曲线很有规律,与清水的CD-Re关系曲线相类似。
姜乃迁在“球体在紊动浑水中沉降的实验研究”的硕士论文中，用Valentik和Whitemore等人在六十年代做过的较为系统的实验资料，Ansley和Smith的资料及自己的资料，均在曲线下面。
为了研究单颗粒在液体中的沉降规律,国内外不少学者进行探讨.蔡树堂从理论上计算了球体在宾汉体中作均速直线运动时的阻力,导出了在很小的雷诺数(在Stokes范围内)时沉速的表达式：
基于CFD技术的管道过滤器内部流场模拟及其结构优化设计
基于CFD技术的管道过滤器内部流场模拟及其结构优化设计巴鹏;房元灿;谭效武【摘要】采用计算流体动力学(简称CFD)方法对XYZ-100稀油站所使用的2FXG-32型过滤器内流场进行模拟分析,并根据模拟结果对过滤器结构进行优化.结果表明,经过结构优化后的过滤器减小了漩涡、死水区等水流状况,减少了能量损失;增大了有效过滤面积,提高了过滤效率;优化后过滤器结构紧凑,降低了生产和制造成本.%Internal flow field features of 2FXG-32 filter for XYZ-100 lubricant machine was analyzed by using CFD.Structure optimization for filter was carried out based on the results of simulation. The results indicate that the flow phenomenon such as whirlpool and stagnant water zones is decreased, the loss of energy is reduced, the filtration area is increased effectively and the filtration efficiency is improved. The simulated filter has compact structure, the cost of production and manufacture is reduced.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2011(036)004【总页数】4页(P98-101)【关键词】过滤器;数值模拟;CFD;流场分析;结构优化【作者】巴鹏;房元灿;谭效武【作者单位】沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳,110159;沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳,110159;伊威泰克太阳能设备(沈阳)有限公司,辽宁沈阳,110179【正文语种】中文【中图分类】TH117.2过滤器是XYZ-100型稀油站管路系统中重要的液压元件[1],目前在管路过滤器这一行业还没有一套严格的国家标准,在过滤器的设计中,基本上还是依据传统设计方法和经验设计产品,不注重内部结构中的压头损失及过滤效率研究。
过滤过程fluent模拟
图3 模型图
模型设置同100×100 mm模型
3.2 模拟结果
进料速率为10m/s时，模拟结果
固相含量分布图
速度分布图
压力分布图
残差曲线图
出口流量监测图
100 mm
4.结果讨论
一般我们都希望在收敛的情况下，残差越小越好，但是 残差曲线是全场求平均的结果，有时其大小并不一定代 表计算结果的好坏，有时即使计算的残差很大，但结果 也许是好的，关键是要看计算结果是否符合物理事实， 即残差的大小与模拟的物理现象本身的复杂性有关，必 须从实际物理现象上看计算结果。
压力出口自由出口残差曲线和出口流量曲线波动大，自 由出口的出口流量曲线很光滑稳定。 本模拟固相残留在模型中，满足连续性方程
100 mm
5.存在问题（一）
1. 怎样才能使滤饼充满滤室？ 2. 滤饼充满滤室需要多长时间？ 3. 在其它参数设置保持不变的情况下，改变进口速度，当进口速度为 小于3m/s时，比如v=1m/s,固相能全部通过，当口速度为大于3m/s， 固相都能被截留，在相同的参数设置下，为什么会出现这种现象？ 另外当进口速度为等于2m/s时需要迭代更多的次数。残差曲线和出 口流量曲线才能稳定？大概1.8万次。进口速度越大，得出的结论效 果越好，但还是不收敛。 4. 残差曲线为什么总不收敛，尤其是连续性曲线？ 5. 加大水力学直径加速收敛基本不可行。 6. 按照网上介绍的加快收敛的方法，把相邻区域网格大小比例控制在 1.2以内，对收敛没有效果。 7. 把出口边界条件设为自由出口试试效果如何？此时流量出口的flow rate weighting 应设置0.5还是1？ 8. 把速度入口改为压力入口试算。 9. 试试多重网格 10. 在三维中把interior改为interface
2023年fluent教程讲解模板
2023年Fluent教程讲解一、概述在当今社会，计算机软件的应用已经渗透到生活的方方面面，流体力学仿真软件FLUENT作为目前流体力学领域最为流行的软件之一，在工程领域具有广泛的应用。
对于初学者来说，学习使用FLUENT进行流体力学仿真有一定的难度，因此有必要推出一份详细的FLUENT教程，以方便广大用户更快速、更有效地掌握使用该软件的技巧。
二、FLUENT教程概述1. 课程背景：本教程旨在针对初学者和需要系统复习的用户，全面深入地讲解FLUENT软件的使用方法和流体力学仿真原理。
2. 教程目标：通过本教程的学习，学员将能够掌握FLUENT软件的基本操作技能、流体力学仿真的基本原理和方法，以及解决实际工程问题的能力。
3. 教程内容：本教程将涵盖FLUENT软件的基本界面介绍、网格划分、边界条件设置、求解器选择、结果分析等方面内容，同时还将讲解一些典型的流体力学仿真案例。
三、教程具体内容1. FLUENT软件的安装和配置 - 硬件要求- 软件安装步骤- 许可授权获取2. FLUENT软件的基本操作- 软件界面介绍- 各个功能区的作用- 鼠标操作技巧3. 流体力学仿真的基本原理- 流体动力学基础知识回顾 - 数值模拟方法简介- 边界条件和初始条件的设置4. 网格的划分和优化- 网格划分的基本步骤- 网格质量的评估和优化方法 - 网格划分实例讲解5. 边界条件和求解器的选择- 不同边界条件的设置方法- 不同求解器的选择和对比- 求解器参数调节技巧6. 结果的后处理和分析- 数据的导出和保存- 结果的可视化处理- 结果分析及工程应用7. 典型流体力学仿真案例- 工程流动问题- 空气动力学问题- 液体传热问题四、教程特色- 本教程以实例驱动学习，将通过丰富的仿真案例来讲解FLUENT软件的实际操作技巧和流体力学仿真的基本原理，帮助学员更好地理解和掌握知识。
- 本教程通过图文结合的方式展示软件操作步骤，力求使学员能够更直观地理解FLUENT软件的使用方法。
大连理工大学FLUENT-ICEM界面讲解以及快捷键
典型 ICEM CFD 工作流程:
新建/打开 一个项目（注意文件存放位置） 引入/生成 几何 建立几何拓扑结构/几何清理 网格模型 (优先考虑六面体网格) 检查/编辑网格 网格输出（CFD 求解器） 后处理
流程
Inventory #002277
9/9/05
A1-16
DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
所有文件应存放在同一个项目名称 的目录下 打开 一个项目建立一个目录 还需打开*.prj的项目文件 主要文件类型: Tetin (.tin)文件: 几何包括
• • • • 几何实体和材料点 对象的归类Part 全局和实体网格参数 该文件由AI.E或 Direct Cad Interface中生成
选择模式 (单击)
右键
取消选择
• •
F9 快捷键能在选择模式下进行动态浏览与选择状态 的切换 转轮即使在选择模式下也能缩放视图
Inventory #002277
9/9/05
A1-8
DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
热键
选择模式:
退出 模式 所有网 格节点
退出 模式
线单 元
面单 元
体单 元
多边形
取消 选择
不选
所有
子集
对角 选择 取消 圆形 选择
填充角
可见
不可见
刘文明-中国石油大学(北京)
Cal f
四、数学模型
液体分布模型的应用 解决设计型问题以及操作型问题 （ Ug ，ε） ） 操作条件
(1 − η )
−0.49
− 0 .3 6
ε
− 0 .1 6
F r 0 .2 5
分布器压降计算公式：
ρ 1 2 ∆P = ρU g ⋅ 32.6 ρ 2 g
(1 − η )
2.13
Fr
−0.41
发表两篇专利与一篇文章： 1. 国家发明专利：《加氢反应器内构件和气提式液体分 布器》专利号201120151275.7 2. 实用新型专利：《一种新型液体分布器的设计方法》 专利号 201110122996.X
结构参数 （H/d, ŋ） ）
液体分布 （f） ）
四、数学模型
压力降模型
压降可假设为： 其中
∆P =
ρ — 混相密度，常用单位 kg/m3或 g/cm3；
∆Ρ — 压降，常用单位
1 κ ⋅ ρ ⋅u2 2
Pa或 KPa； m/s；
u — 混相速度，常用单位
κ
— 阻力系数。
又混相密度：
ρ = ρ g 1 +
− 4 .8
ε
− 0 .1 6
F r 0 .2 5
（4）
四、数学模型
液体分布模型的准确性
不同中心管气速、不同气液比，面积比以及分布器出口距离催化剂床层的不同高度下 的实验测得值与液体分布模型计算值比较图。直线代表模型计算值，不同颜色的点代 表不同操作条件下的实验测得值f，有95.4 %的f落在两条平行线y=x±2s之间，其中 S为剩余标准差，所求的液体分布模型的可信度为95.4 %
《fluent讲稿》课件
Fluent 的使用者评价
刚需软件
FLUENT 是计算机模拟计算领 域重要的工具，是模拟流体动 力学的良好平台。
一流的C FD解决方案
优秀的CFD计算软件，通过设 定各项物理参数和求解域内物 理场，数据格式相当规范。
信赖的计算流体力学 软件
Fluent 是应用计算流体力学和 计算传热学仿真最广泛的工具 之一，深受用户喜爱。
2 仿真预测分析
能够实现准确预测工程设计的流体力学现象，减少了误差和成本，使得研究人员随时随 地设计多组合的流动设计，如此便于定制出最优的方案。
3 涉及多个应用领域
Fluent 已被广泛应用于化工、建筑、环境、能源、食品、医药、航空航天、汽车甚至数 码备等多个领域中。
Fluent 界面及模块介绍
1
结构化网格
应用定制的网格工具，适合直接网格成像、图形分析和CFD训练模型等应用。
2
有限体积网格
一道典型的网格生成方法，基于一个数学模型，可用于大多数非结构化网格生成， 适用于复杂几何体的网格分析。
3
OpenFOAM
采用较为成熟的生产级非结构化网格技术、压缩实时良好，应用范围非常广。
Fluent 边界条件设置
Fluent 的未来发展趋势
革新技术
Fluent 未来发展愿景是，通过创新技术的开发和引入，为行业大众提供技术解决方案，以应 对美好未来的一切挑战。
上云服务
Fluent 可以为运用该服务的行业界或科研机构提供在线学习、在线制图和线上咨询服务，使 更多的科学家和工程师无处不阅读。
直接液态分析
Fluent 在传输和信号处理领域引入完整的红外和激光移相和测距技术，为人们提供更快速和 准确的工程仿真数据实验操作。
Fluent辅导指南（里面的实例不错）（南理工弹道国防实验室）
Fluent辅导指南（⾥⾯的实例不错）（南理⼯弹道国防实验室）Fluent5.3及Gambit1.2使⽤简要指南南京理⼯⼤学弹道国防科技重点实验室⼆○○○年六⽉GAMBIT辅导1.基本⼏何图形的⽣成及⽹格划分(Top-Down法)---------------2 GAMBIT辅导2.⼆维混合弯管(Bottom-Up法)------------------------------2 GAMBIT辅导3.三管道相-----------------------------------------------3FLUENT辅导1.翼形的跨⾳速绕流----------------------------------------3 FLUENT辅导2.液体燃料的燃烧----------------------------------------5 FLUENT辅导3.煤粉燃烧----------------------------------------7GAMBIT使⽤要点⼀、图形⽤户界⾯包括：主菜单，图形窗⼝，抄本窗⼝，命令⽂本框，描述窗⼝，操作⼯具⾯板，副⾯板，图形／窗⼝控制⾯板。
⼯具⾯板上按钮左下⽅带符号的说明有可选列表（⽤右键打开）。
⼆、图形窗⼝内的⿏标操作⽅式(1)Display:左键-旋转，中键-移动，右键上下-缩放，右键左右-旋转，Ctrl+左键-放⼤，双击中键-显⽰前⼀状态(2)Task: Shift+左键-选择实体（可以拉⽅框包括要选对象），Shift+中键-转换选择相邻实体，Shift+右键-接受实体选择并转到下⼀选项或执⾏Apply。
(3)Vertex CreationGAMBIT辅导1.基本⼏何图形的⽣成及⽹格划分(Top-Down法)1.进⼊Gambit: 运⾏gambit -id example.jou2.Geometry→Volume→Create Real Brick (10,6,6,Centered) →Apply (学会⽤undo)3.Geometry→Volume→Create Real C ylinder (10,3,6,Positive Z) →Apply4.Geomertry→Volume→Boolean operation→Unite Real V olumes5.Mesh→V olume→Mesh V olume (Hex,Cooper,Interval size=1) →Apply6.Gr aphies/Windows Control Toolpad→Examin Mesh(Range,EquiAngle Skew)7.File→ExitGAMBIT辅导2.⼆维混合弯管(Bottom-Up法)1．选择Solver→Fluent42．Tools→Coordinate System→Display Grid(Visibility,XY,X,-32,32,16)→Update list→(Y,-32,32,16) →Updatelist→Snap→Apply3．⽤Ctrl+右键⽣成九个点(A→H)4．取消Display Grid ⾯板中的Visibility选项→Apply5．Geometry→Edge→Create EDGE→Create Real Circular Arc(中⼼E,边 FD)→Apply Geometry→Edge→CreateEDGE→Create Real Cir cular Arc(中⼼E,边GB)→Apply6．Geometry→Edge→Create Edge→Create Straight Edge(B→A,A→C,C→D,F→G,G→I,I→H,H→F)7．Geometry→Edge→Split/Edge (GB,Type=Cylinder,local t=-39.93) →Apply (⽣成J点)G eometry→Edge→Split Edge(JB,Type=Cylinder,local t=-50.07) →Apply (⽣成K点)Geo metry→Vertex→More/Copy vertices (K点,Copy,Translate,x=0,y=-12.0,z=1)→Apply (⽣成L点)G eometry→Vertex→More/Copy Vertices (L点,Copy,Translate,x=4,y=0,z=0) →Apply (⽣成M点) 8．Geometry→Edge→Create Edge→Create Straight Edge(K→L, L→M，M→J)9．Geomety→Face→Create Face→Create Face From Edge(KJ,JG,GI,IH,HF,FD,DC,CA,AB,BK)→ApplyGeomety→Face→Create Face→Create Face From Edge (KJ,JM,ML,Lk)→Apply10．Mesh→Edge→Mesh Edge (AC,HI,Ratio=1.25,Double Sided, Interval Count=10) →Apply Mesh→Edge→Mesh Edge (AB,CD,GI,FH, Interval Count=15)→ApplyMesh→Edge→Mesh Edge (BK,JG,Interval Count=12,,Ratio=0.9)→ApplyMesh→Edge→Mesh Edge(KJ,Ratio0.85,Double Sided,不选Spacing Apply,不选Option-Mesh项)-Apply11．Mesh→Face→Mesh Faces(⼤⾯，Quad,Map,Inteval size=1)→ApplyMesh→Face→Mesh Faces(⼩⾯，Quad,Map,Inteval size=1)→Apply12．Zones→Specify Boundy Type (inflow1,INFLOW,Entity=Edges,AC边，INFLOW，LM边,outflow, OUTFLOW,HI边)→Apply 注：Zones→Specify Continuum Types默认为流体，其余⾯默认为墙。
基于CFD-DEM的固液分级过滤模拟
文章编号：1006-3080(2022)05-0591-09DOI: 10.14135/ki.1006-3080.20210506010基于CFD-DEM 的固液分级过滤模拟赵钟杰， 张建鹏， 唐艳玲， 肖 桐， 黄子宾， 程振民（华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，上海 200237）摘要：采用计算流体力学(CFD)和离散单元法(DEM)耦合的方法，在不同滤层结构的三维随机堆积颗粒层过滤器内进行固液分级过滤的数值模拟研究。
实验结果表明，过滤效率的模拟计算值与实验值吻合良好，压降值的偏差在Ergun 方程允许误差范围内。
过滤器的容垢能力用计算模型的颗粒沉积均匀度表示，并拟合得到沉积均匀度的关联式。
颗粒沉积分布的模拟结果显示：单层细滤料过滤器的颗粒沉积主要发生在近入口处，容垢能力较低；分级过滤器的细滤料层保证了高过滤效率，粗滤料层则提供了较大的容垢能力。
关键词：CFD-DEM ；分级过滤；固液分离；容垢量；沉积分布中图分类号：TQ 028.5; TQ 015.9文献标志码：A颗粒层过滤作为一种低成本的分离方式被人们广泛关注，并应用于烟气除尘、水处理、油浆净化等领域[1-3]。
研究者们总结了包括惯性碰撞、拦截和扩散等在内的基本颗粒层过滤机理，得出了过滤性能与流速、粒径、床层深度等因素有关的结论[4-6]。
Zamani 等[7]归纳了颗粒层过滤的微观和宏观模型，这些模型的应用范围是非普适性的，均存在各自的缺点：如宏观经验模型无法揭示内部过滤机理；随机模型无法计算过滤效率；迹线模型无法计算过滤压降等。
由于上述模型应用的局限性，计算流体力学(Computational Fluid Dynamics ，CFD)和离散单元法(Discrete Element Method ，DEM)耦合模拟的方法被许多研究者所重视，并被应用于过滤研究。
Qian 等[8]利用随机算法构建了三维纤维过滤器模型，并采用CFD -DEM 耦合方法研究不同气速和空隙率下的气溶胶过滤性能。
过滤过程fluent模拟
100 mm
1. 二维模型100×100 mm及模拟结果
假设条件：过滤介质内流场复杂，在建模时 需要作以下假设：①假设流体作定常流动； ②整个流动过程为等温过程。
1.1 模型设置
过滤介质 滤室
滤 液 通 道
模型大小： 100×100 mm 滤液通道：15×100 mm 过滤介质：5×100 mm 滤室：60×100 mm 多孔介质及表面区域网格较细： 网格大小0.1mm 滤液通道及滤室网格较粗0.3mm 共7.5万网格
图1模型图
求解方法：分离隐式求解，标准模型，稳态流动，欧拉多相 流模型；
相设置：悬浮液进料，液相水，固相cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱco3，粒径0.01mm， 体积含量0.15； 操作条件：标准大气压，考虑重力9.81 m/s2 边界条件：速度进口，进料速率为10m/s, 压力出口， 离散格式：动量方程，湍动能方程和湍流耗散率方程采用二 阶迎风格式，体积方程采用QUICK格式； 多孔介质：孔隙率0.4，固相粘性阻力系数两个方向均设为 1016（1/m2），惯性阻力系数106（1/m），液相粘性阻力系 数两个方向均设置为109（1/ m2），惯性阻力系数500 （1/m）；
压力出口自由出口残差曲线和出口流量曲线波动大，自 由出口的出口流量曲线很光滑稳定。 本模拟固相残留在模型中，满足连续性方程
100 mm
5.存在问题（一）
1. 怎样才能使滤饼充满滤室？ 2. 滤饼充满滤室需要多长时间？ 3. 在其它参数设置保持不变的情况下，改变进口速度，当进口速度为 小于3m/s时，比如v=1m/s,固相能全部通过，当口速度为大于3m/s， 固相都能被截留，在相同的参数设置下，为什么会出现这种现象？ 另外当进口速度为等于2m/s时需要迭代更多的次数。残差曲线和出 口流量曲线才能稳定？大概1.8万次。进口速度越大，得出的结论效 果越好，但还是不收敛。 4. 残差曲线为什么总不收敛，尤其是连续性曲线？ 5. 加大水力学直径加速收敛基本不可行。 6. 按照网上介绍的加快收敛的方法，把相邻区域网格大小比例控制在 1.2以内，对收敛没有效果。 7. 把出口边界条件设为自由出口试试效果如何？此时流量出口的flow rate weighting 应设置0.5还是1？ 8. 把速度入口改为压力入口试算。 9. 试试多重网格 10. 在三维中把interior改为interface
FLUENT软件在除尘领域中的应用
文章编号:1671-3559(2006)02-0160-04收稿日期:2005-12-16基金项目:国家863计划(2001AA642010)作者简介:张明星(1982-),男,四川渠县人,硕士生;陈海焱(1964-),男,四川遂宁人,教授,博士,硕士生导师。
F LUENT 软件在除尘领域中的应用张明星1,陈海焱2,颜翠平1,高 歌1,许 可1(西南科技大学1.环境与资源学院;2.土木工程与建筑学院,四川绵阳621010)摘 要:除尘领域中存在许多由设计参数不合理而引起的涡流、回流,造成除尘器内部速度场、压力场和温度场分布不均,从而出现除尘效率偏低、运行阻力增加等工程实例。
F LUE NT 软件对除尘器流场特性的数值模拟和粉尘颗粒运动轨迹的描述能有效地帮助解决这类问题。
介绍了F LUE NT 软件模拟除尘器流场的基本理论和方法;综述了国内外应用和研究的进展及成果。
表明可用CFD 模拟除尘器中复杂的气固两相流流场,并结合实验解决工程实践中速度场、压力场和温度场分布不均的难题,为现有除尘器的优化与新产品的研发提供指导性参数。
从各方面的应用可以看出,F LU 2E NT 软件在除尘领域存在着广阔的、潜在的应用前景。
关键词:计算流体力学(CFD );F LUE NT;除尘;数值模拟中图分类号:X 513文献标识码:A现代工业对除尘器在性能、结构、造价、可操作性等方面提出了更高的要求。
传统除尘器在很大程度上是根据设计人员的经验参数[1-3]而设计,再由试验实际工作的参数进行检验并优化各参数,这样会造成许多由于设计参数的不合理而引起的涡流、回流以及内部压力场、速度场分布的不均匀[2,4-5],往往会造成除尘效率的偏低和运行阻力的增加。
比如到目前尚无准确的理论计算公式计算袋式除尘器的过滤速度[1,6],主要靠经验值确定。
而利用F LU 2E NT 软件模拟之后就能有针对性地采取措施、有效避免这类问题的发生,满足现代工业对除尘器的高性能、低造价、可操作性强、结构简单的要求。
基于FLUENT软件的水力空化数值模拟
大连理工大学硕士学位论文基于FLUENT软件的水力空化数值模拟姓名：王智勇申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：赵宗昌;张晓冬20060601大连理工大学硕士学位论文空泡破裂。
因此，单个空泡的潜在破坏性或溃灭压力沿空化群中心逐渐增加。
第三种模型更适于解释现有的空泡溃灭时的情形［１９１。
图１，３表示液体中单个空泡的渍灭，这个空泡是由高能量的超声波产生的‘捌。
图１．３单个空化泡的溃灭过程（曝光速率：２０００００００ＦＰＳ）Ｆｉｇ．Ｉ．３Ｃｏｌｌａｐｓｅｏｆａｓｉｎ酗ｅ词Ｍ疏１０－．ｂｕｂｂｌｅ（Ｆｒａｍｅ哺ｌｅ２０ｉＸ）Ｉ）０００ＦＰＳ）图１．４为空泡的射流一溃灭模式及微射流的形成【３１。
［］亡３出魅藏糯（１）附着壁面的半球形空泡（１）Ｐ，ｕｈｈ．１ｓａｌｔａｃｈｅｄｍ抽ｅｗａｌｌ（２）空泡移入压力梯度区（２）Ｂｕｂｂｌｅｍｏｖｉｎｇｉｎｔｏ舯ｓｓｕ坤ｇｍｄ；ｅｎｌ号蕊大连理工大学硕士学位论文由于轴对称性，只需要选取文丘里管轴截面的一半作为研究对象。
计算采用的网格为非结构化网格，相对于结构化网格，非结构化网格计算过程比较复杂，但局部加密比较容易，适应性较强，易于显示流场的细微结构。
图２．４网格划分Ｆｉｇ．２．４Ｔｈｅｇｒｉｄｄｉｎｇｏｆｖｅｎｔｕｒｉ２．５４计算策略及步骤本文使用基于有限体积法的计算流体力学软件ＦＬＵＥＮＴ进行模拟计算。
在ＦＬＵＥＮＴ中，多相流模型采用ＭＩＸＴＵＲＥ模型，它适用于气相体积率很低的泡状流；压力一速度耦合采用ＳＩＭＰＬＥＣ算法，它是一种改进的ＳＩＭＰＬＥ算法，有利于加速迭代过程中解的收敛；压力的离散采用ＰＲＥＳＴＯ！格式，它特别适用于高曲率体内的高速流动。
在ＦＬＵＥＮＴ中，具体计算过程的步骤如图２．５所示：首先，将前处理器ＧＡＭＢＩＴ生成的网格文件导入解算器ＦＬＵＥＮＴ中：确定控制方程，就是选择湍流模型、多相流模型、空化模型等模型的控制方程；指定物性参数，就是确定工作流体和文丘里管的物理性质：确定边界条件及初始条件，边界条件及初始条件是控制方程有确定解的前提，控制方程与相应的边界条件及初始条件的组合构成对一个物理过程的完整数学描述。
过滤过程fluent模拟
压力梯度是压力随空间位置的变化率。在过滤过程中，压力梯度有助于 推动流体通过过滤介质，从而实现过滤效果。
03
压力损失
随着过滤的进行，过滤介质上的颗粒物逐渐积累，导致压力损失增加。
因此，需要定期清洁或更换过滤介质，以维持适当的压力水平。
速度分布分析
速度矢量图
通过Fluent模拟，我们可以绘制出速度矢量图，以直观地了解 流体在过滤器内的流动情况。在入口处，流体的速度较高，而
专业知识和经验。
03
过滤过程Fluent模拟步骤
前处理
01
02
03
模型建立
使用CAD软件创建过滤器 的几何模型，并将其导入 到FLUENT的前处理器中。
网格划分
对模型进行网格划分，确 保网格质量满足模拟精度 要求。
边界条件设置
设置流体入口、出口和壁 面的边界条件，如速度、 压力和温度等。
求解器设置
过滤过程Fluent模拟
• 过滤过程概述 • Fluent模拟软件介绍 • 过滤过程Fluent模拟步骤 • 过滤过程Fluent模拟结果分析 • 过滤过程优化建议 • 结论与展望
01
过滤过程概述
过滤过程定义
01
过滤过程是指通过某种介质或设 备将液体或气体中的杂质或颗粒 物进行分离的过程。
02
模型适用性
本研究建立的模型适用 于不同类型的过滤器， 包括板式、袋式和管式 等，为不同行业和领域 的过滤过程模拟提供了
通用的模拟工具。
局限性
尽管Fluent模拟取得了 较好的结果，但在处理 某些特殊工况和复杂过 滤介质时仍存在一定的 局限性，需要进一步研
究和改进。
研究展望
拓展模型适用范围
液压支架反冲洗过滤装置的Fluent仿真分析
０机械与电子ｏ
Ｓ ＩＮ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩＦ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｏ Ｍ Ｔ Ｏ Ｎ
２１ 年 ０１
第 ３ 期 １
液压支架反冲洗过滤装置的Ｆｕｎ仿真分析 ｌ ｔ ｅ
蔡 昊 １ 徐 猛 ， ２ （． １ 安徽理工大学机械工程学院 安徽 淮南 ２２０ ；安徽省省属企业托管中 ３０１２ ． 心 安徽 合肥 ２０８ ） ３０ １
近年来 ． 随着高端支架数 量的不断增加 ． 用在高端支架 液压 系 应 统 中的重要元件之一 的反冲洗过滤器 的数 目和种类也越来越 多 目 前． 国内厂家生产的 自动反冲洗过滤装置多是基于 Ｐ Ｃ控制 的． 其 Ｌ 但 价格 昂贵 ， 成本高 ， 经济效益不 明显 ， 而且存在过滤 不彻底 残渣较 多 等问题 国外进 口过滤器在国 内支架的应用过程 中， 出现 了很多问题。 例 如 ：德 国 ＴＦ Ｎ Ａ Ｈ公 司的滤芯 在使 用过程 中出现严 重扭 曲变 ＩＥ Ｂ Ｃ 形： 德国 Ａ Ｉ 一 Ｈ Ｍ ） Ｏ Ｅ技术有限公司和德 国 Ｅ Ｐ 一 Ｅ 布拉尼斯技术公 司公 司生产 的滤芯通流量小 ． 液阻大 ． 易堵塞 ． 导致支架动作缓慢甚 至无法 动作 ． 严重影响了综采工作面的生产效率 。
２Ａｎ ｉＨｏ ｔｎ ｎ ｅ ｓｏ ｒ ｖｎ ｉｌＥｎ ｅ ｐｒｓ ，ＩｆｉＡｎ ｉ ３ ０ １ ． ｈｕ ｓｉｇ Ｃｅ ｔｒ ｆＰ ｏ ｉｃａ ｔ ｒ ｉｅＩ ｅｅ ｈｕ． ０ ６ ） － ２
【 ｂｔ ｃ］ ｅｅｔｙａ ， ｋ ｄｏ ｆ ｅｎ ｅｉ ｉ ｅ －ｌ ｎ ｇｆ ｃｏ ｆｔ ｙｒ ｌ ｕｐｒ ａ ｂｅ ｅｇｅ．ｕ ｍ ｓ ｏ Ａ ｓ ａｔＩ ｒ ｎ ｅｒａ ｉ ｆｉ ｒ ｇｄｖ ｅｗｔ ｓｆ ｃ ａｉ ｎｔｎｏ ｈ ｈｄａ ｉ ｓｐｏｔ ｈｓ ｅｎｄｓ ｎｄ ｔ ｏ ｆ ｒ ｎ ｃ ｓ ｎ ｌｉ ｔ ｃ ｈ ｌ ｅ ｎ ｕ ｉ ｅ ｕｃ ｓ ｉ Ｂ ｔ
基于FLUENT的过滤器滤网流场模拟计算
侯宗宗，等：基于FLUENT的过滤器滤网流场模拟计算
船舶动力装置
2020 年 第 2 期 总第 185 期
为解决上述问题，并省去大量重复性的组合试 验，本研究过滤器的滤网为四层烧结不锈钢金属丝 网，采用三维软件构建了滤网三维实体模型，依据 船舶压载水过滤器在试验平台的过流试验来模拟计 算其ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ部流场情况［5］，采用基于 CFD 方法对其性 能进行计算，能够全面呈现滤网内部的流场特性， 包括速度场、压力场、湍流分布等，并获取滤网的 流速 - 压差曲线以及拟合方程，为滤网的性能预报 提供研究方法，并为进一步改善过滤器性能、延长 使用周期提供依据。
内
① 保护网a ② 主滤网
1.1 理论方程
本文滤网流域模型是在三维定常的计算条件 下，不可压缩的湍流流动，则流场的连续性方程和 动量方程（N-S 方程）［6-8］：
③ 保护网b
④ 骨架层
外
图1 四层烧结金属丝网
（1）
（2） 采用标准的 k-ε 湍流模型（standard k-εmodel）：
（3）
图2 滤网三维实体模型
引言
随着航运业环境保护要求越来越严格，尤其 是船舶压载水的处理更为重要，而滤网作为船舶压 载水自动反冲洗过滤器的重要部件之一，直接决定 过滤器的处理水量、过滤效率等工作性能，其结构 采用四层金属丝网烧结而成，属于多孔材料使用 范畴，具有结构强度好、耐磨与耐腐蚀等优点［1］， 并 有 较 好 的 流 体 渗 透 性 能［2］。 滤 网 的 流 场 特 性，
（4）
其中涡粘性系数用 μt 表示 ：
（5）
式中 ：xi 和 xj 分别为 i 和 j 方向上的位置坐标 ；ui 与 uj 均为瞬时速度，m/s ；t 为时间，s ；p 为静压， Pa ；ρ 为流体密度，kg/m3 ；gi 为单位质量的重力， m/s2 ；ε 为 耗 散 率 ；µ 为 动 力 粘 性 系 数，Pa·s ；
基于FLUENT的金属丝网流阻仿真分析
基于FLUENT的金属丝网流阻仿真分析侯宗宗;董炎锋;邓杰【摘要】金属丝网是压载水过滤器的关键部件,通过试验获得了三种型号金属丝网的流阻损失值,并绘制相应的流速-压差曲线图,拟合得出了滤网的性能参数,进行数值模拟仿真计算.通过试验结果与仿真模拟结果的对比分析,验证曲线拟合方法的正确性,证实了仿真模拟方法的可靠性,为滤网的设计与选型提供指导.【期刊名称】《过滤与分离》【年(卷),期】2016(026)004【总页数】5页(P15-19)【关键词】编织网;仿真;流阻【作者】侯宗宗;董炎锋;邓杰【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南洛阳471023;中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南洛阳471023;中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南洛阳471023【正文语种】中文【中图分类】TQ051.8+5;TP391.9随着《压载水公约》的生效，越来越多的航行船舶将安装压载水处理系统，达到压载水的排放要求［1］。
而滤网是压载水系统中自清洗过滤器的关键部件，并具有楔形网、金属编织网等多种类型，滤网的性能直接影响着压载水过滤器的过滤效果、性能以及使用寿命等。
流阻是滤网的主要特性，是评价滤网的主要指标之一，所以对滤网的流阻研究具有重要的意义。
通常依靠试验方法来测试获得，在滤网的设计与选型上，每次对滤网的设计与修改都要重新进行试验，造成研究周期长，重复性试验比较繁琐，也费时费力。
而计算流体力学CFD仿真模拟方法［2］，仅靠建立模型进行计算，不符合要求可进行修改与重复的操作，即可进行计算，直至获得满意结果，节约成本，同时能够省时省力，并可以完全呈现流动信息，真实地反映出滤网的透过能力。
对滤网性能的研究，不仅可以为设计过滤器滤网选型提供参考，也对于控制过滤器的整体性能，提高产品质量均具有重要意义。
本文选取了三种规格的金属丝编织方孔网进行了流阻实验的测试，分别在不同的流速下得出相应的压差值，绘制出其流速-压差曲线。
过滤过程fluent模拟30页PPT
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
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指导教师：谭蔚 报 告 人：冯国红 时 间：2011.03.30
内容
1. 二维模型100×100 mm及模拟结果 2.二维模型100×500 mm及模拟结果 3.多孔区模型及模拟结果 4.结果讨论 5.存在的问题 6.工作方向
过滤是指液（或气）两相体系中的液体（气 体）以渗流的方式穿过多孔介质的孔隙，而固体 颗粒被截留在过滤介质的一侧或被阻留在过滤介 质的空隙内，从而达到固液（气）分离的目的。 本文只对固液分离进行研究，采用计算流体力学 商用软件fluent模拟过滤过程，过滤介质采用多孔 介质模型表示，这里只是宏观的研究过滤介质内 及其表面的固相颗粒沉积现象，对过滤介质内的 流场未作研究。
图2 模型图
2.2 模拟结果
进料速率为10m/s时，模拟结果
固相含量分布图
速度分布图
压力分布图
残差曲线图
出口流量监测图
进料速率为3m/s时，模拟结果
固相含量分布图
速度分布图
压力分布图
残差曲线图
出口流量监测图
进料速率为2m/s时，模拟结果
固相含量分布图
速度分布图
压力分布图
残差曲线图
100 mm
5.存在问题（二）
11. 设置outflow出口边界时，如果采用对称模型，只计算半个模型，模型下部进口，上部 左右两侧分别有一个出口，那么flow rate weighting 应设置0.5还是1？1 12. 从各种模拟中发现，液相进出口不满足连续性方程，不符合实际物理现象，增大粘性 阻力和惯性阻力是否可以满足连续性方程？ 13. 改变出口监测曲线的物理参数，看看是否收敛？ 14. 能否检测到多孔介质表面的剪应力？ 15. 固相设置中所选参数对模拟结果的影响？ 16. 通过反复模拟试算固相摩擦粘度不能设为0，应该由fluent提供的计算式schaffer进行计 算，在低剪切密集流体中，固相体积分数接近于压缩极限时，应力的产生主要是由于 颗粒之间的摩擦，所以固相摩擦粘度不能设为0。 17. 固液之间的曳力函数的选择？选择syamlal-obrien还是wen-yu还是Gidaspow模型？曳 力函数对模拟影响较大？能否在同一模型中不同位置选用不同的曳力函数？如何设定？ 用户自定义吗？ 18. 模拟未考虑过程中流体粘度的变化，且忽略了能量方程。 19. 对于100x500模型，在其他设置条件不变的情况下，把稳态改为非稳态进行计算，模拟 结果与闻太师完全相反，残差曲线波动，但残差值均较小10-5左右，连续性曲线10-3 左右，固相全部流出，滤室内压力0~0.25大气压左右，为什么会出现这种现象？ 20. 三维模型 ，在三维模型中设置与二维模型相同的阻力系数时，固相全部通过，甚至 当固相的粘性阻力系数设为10-20时，仍能全部通过。Fluent中数值上限为10-20，建议 固相在多孔介质表面的速度设为0，重新计算。 21. 采用多孔区模型存在的问题是网格划分很多，计算量相当大，当二维模型大小设为 时网格数量达57万个，对于三维模型网格数量很大，现有计算机能否达到计算要求。 把压力出口改为自由出口，模拟结果残差曲线，出口流量曲线如图所示 22.
压力出口自由出口残差曲线和出口流量曲线波动大，自 由出口的出口流量曲线很光滑稳定。 本模拟固相残留在模型中，满足连续性方程
100 mm
5.存在问题（一）
1. 怎样才能使滤饼充满滤室？ 2. 滤饼充满滤室需要多长时间？ 3. 在其它参数设置保持不变的情况下，改变进口速度，当进口速度为 小于3m/s时，比如v=1m/s,固相能全部通过，当口速度为大于3m/s， 固相都能被截留，在相同的参数设置下，为什么会出现这种现象？ 另外当进口速度为等于2m/s时需要迭代更多的次数。残差曲线和出 口流量曲线才能稳定？大概1.8万次。进口速度越大，得出的结论效 果越好，但还是不收敛。 4. 残差曲线为什么总不收敛，尤其是连续性曲线？ 5. 加大水力学直径加速收敛基本不可行。 6. 按照网上介绍的加快收敛的方法，把相邻区域网格大小比例控制在 1.2以内，对收敛没有效果。 7. 把出口边界条件设为自由出口试试效果如何？此时流量出口的flow rate weighting 应设置0.5还是1？ 8. 把速度入口改为压力入口试算。 9. 试试多重网格 10. 在三维中把interior改为interface
100 mm
1. 二维模型100×100 mm及模拟结果
假设条件：过滤介质内流场复杂，在建模时 需要作以下假设：①假设流体作定常流动； ②整个流动过程为等温过程。
1.1 模型设置
过滤介质 滤室
滤 液 通 道
模型大小： 100×100 mm 滤液通道：15×100 mm 过滤介质：5×100 mm 滤室：60×100 mm 多孔介质及表面区域网格较细： 网格大小0.1mm 滤液通道及滤室网格较粗0.3mm 共7.5万网格
出口流量监测图
3.多孔区模型及模拟结果
3.1 模型设置
模型大小：二维模型90×55.5 mm 滤液通道：10×55.5 mm，网格大小 0.2mm 滤室：30×55.5 mm 网格大小0.2mm 过滤介质：微孔通道和多孔介质组合， 微孔通道大小0.3mm，微孔通道之间用 2mm多孔介质模型，多孔介质模网格大 小0.15mm。 网格数量：3万 固相颗粒粒径：0.1mm
1.2 模拟结果
进料速率为10m/s时，模拟结果
固相含量分布图
速度分布图
压力分布图
当进口速度改为3m/s时，模拟结果
固相含量分布图
速度分布图
压力分布图
残差曲线图
出口流量监测图
2. 二维模型100×500 mm及模拟结果
2.1 模型设置
过滤介质 滤室
滤 液 通 道
模型大小： 100×500 mm 滤液通道：15×500 mm 过滤介质：5×500 mm 滤室：60×500 mm 多孔介质及表面区域网格较细： 网格大小0.5mm 滤液通道及滤室网格较粗1mm 共3万网格 模型设置同100×100 mm模型
图3 模型图
模型设置同100×100 mm模型
3.2 模拟结果
进料速率为10m/s时，模拟结果
固相含量分布图
速度流量监测图
100 mm
4.结果讨论
一般我们都希望在收敛的情况下，残差越小越好，但是 残差曲线是全场求平均的结果，有时其大小并不一定代 表计算结果的好坏，有时即使计算的残差很大，但结果 也许是好的，关键是要看计算结果是否符合物理事实， 即残差的大小与模拟的物理现象本身的复杂性有关，必 须从实际物理现象上看计算结果。
图1模型图
求解方法：分离隐式求解，标准模型，稳态流动，欧拉多相 流模型；
相设置：悬浮液进料，液相水，固相caco3，粒径0.01mm， 体积含量0.15； 操作条件：标准大气压，考虑重力9.81 m/s2 边界条件：速度进口，进料速率为10m/s, 压力出口， 离散格式：动量方程，湍动能方程和湍流耗散率方程采用二 阶迎风格式，体积方程采用QUICK格式； 多孔介质：孔隙率0.4，固相粘性阻力系数两个方向均设为 1016（1/m2），惯性阻力系数106（1/m），液相粘性阻力系 数两个方向均设置为109（1/ m2），惯性阻力系数500 （1/m）；