流体力学模拟

气—液搅拌罐的计算流 体力学模拟
主要内容
论文摘要 实验装置 计算流体力学模拟
结果讨论
论文摘要 • 文章主要讲用计算流体力学的方法在气液 两相搅拌罐中进行液体均化的模拟。然后 将模拟结果与实验结果进行比较。用两种 不同技术对叶轮运动进行模拟（滑移网格 技术和多重参考坐标技术），在该方案中 运用了单分散相气泡的简化数值模型和k-ε 混合湍流模型，虽然有一些假定的简化， 但是数值模拟的结果与实验结果能较好的 吻合。
结果讨论 • CFD模拟的液相速度云图：
上图是在没有通入气体的情况下进行的模拟（液相的 速度云图），其中左图是利用多重参考坐标技术，右图 是用滑移网格技术
• 气体体积流速为1L/min：ຫໍສະໝຸດ • 气体体积流速为4L/min：
由上面三幅图可以知道当低的气体体积流速时液体流 动模式与单相系统相似，此时液体流动占主导，当气体流 速增大时，气体流动慢慢变为主导。
结果讨论 • CFD模拟的计算气体体积分数云图：
上图是气体体积流速为1L/min，其中左图是利用多重 参考坐标技术，右图是用滑移网格技术
• 气体流速为4L/min：
以上两幅图说明MRF方法和SM方法模拟出来的不同 之处随着气体体积速率的增大而减少
结果讨论 • 正常示踪剂浓度与时间的关系曲线：
结果讨论 • 以上分别用MRF（多重坐标参考技术）与 SM（滑移网格技术）模拟出来的曲线与 实验结果进行对比，由上图可以看出用 SM方法对液体均化的预测比MRF方法与 实验结果更相符合。
实验装置 • 搅拌罐的几何外形
流体力学模拟 • 1、用fluent6.3软件，k~ε混合湍流模型 • 叶轮运动的模拟：MRF（多重参考坐标技 术）和SM（滑移网格技术）。 • 2、流体力学模拟包含三步： • ①利用Gambit对灌进行建模，划分网格 • ②用欧拉-欧拉方法对混合场进行模拟 • ③达到准稳态过程时，进行液相均化模拟
结果讨论 • 由以上各图的分析可知，作者用了k-ε混合 湍流模型和欧拉-欧拉技术来对相的流动和 示踪物均化作用进行模拟，该模型虽然做 了些简化，但是模拟结果与实验结果能够 较好的吻合。与实验数据最相符的是利用 滑移网格技术模拟的结果。而对于均化曲 线的预测，MRF技术在高气体体积流速下 有效，该方法的优点是计算时间相对较少 。