【FLUENT案例】04：利用DDPM+DEM模擬鼓泡流化床

2017-01-15 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1 引言
2 問題描述
3 準(zhǔn)備
4 FLUENT前處理

1 引言

DEM碰撞模型擴(kuò)展了DPM模型的功能,能夠用于稠密顆粒流動(dòng)的模擬。該模型可以與DDPM(Dense DPM)模型何用以模擬顆粒對(duì)主相的阻礙作用,因此可以用于鼓泡流化床、提升管、氣力輸送系統(tǒng)以及泥漿流動(dòng)。特別對(duì)于以下情況,DEM模型特別有用:

當(dāng)顆粒粒徑分布很廣時(shí)
當(dāng)計(jì)算網(wǎng)格相對(duì)粗糙時(shí)

本案例演示DDPM模型的使用,其中顆粒碰撞通過DEM模型來考慮。

2 問題描述

本例中,我們將會(huì)模擬模擬一個(gè)鼓泡流化床,并且決定其在給定表觀速度情況下的工作行為。矩形床的尺寸為0.2m0.2m0.4m,初始情況下預(yù)裝了部分顆粒,表觀速度0.5m/s,檢測(cè)穿過床層的壓力降,示意圖如下圖所示。

【FLUENT案例】04:利用DDPM+DEM模擬鼓泡流化床ansys workbanch圖片1

對(duì)于經(jīng)典的流化曲線,若流化床入口的表觀速度較小,則流化床不會(huì)硫化,其行為類似填充床,當(dāng)速度增加時(shí),流化床開始流化。

一種理解該現(xiàn)象的經(jīng)典方法即為流化曲線,此時(shí)入口能夠驅(qū)動(dòng)流體的壓力需求是表觀速度的函數(shù)。當(dāng)處于填充床工況時(shí),壓力與表觀速度的增加成正比,然而,當(dāng)初期流化條件達(dá)到后,壓力始終保持某一恒定值(時(shí)間平均)。至中處于流化條件的穩(wěn)定壓力足夠維持流化床的浮重力。換句話說:

inlet×Ainlet=Buoyant weight of bed" role="presentation"><</span>P>inlet×Ainlet=Buoyant weight of bed

inlet×Ainlet=Buoyant weight of bed

在本例中,我們將對(duì)給定表觀速度下的流化床流化過程進(jìn)行仿真模擬。

3 準(zhǔn)備

文件準(zhǔn)備:拷貝bed.msh、92Kparcels.inj及view-0.vw文件到工作目錄
以3D模式、Double Precision開啟FLUENT

4 FLUENT前處理

Step 1:Mesh
- 利用菜單File | Read | Mesh…讀入網(wǎng)格文件bed.msh
Step 2:General
- 點(diǎn)擊右側(cè)面板中的Check按鈕,檢查導(dǎo)入的網(wǎng)格,確保沒有負(fù)體積的存在
- 激活Transient選項(xiàng)采用瞬態(tài)計(jì)算
Step 3:Models
- 設(shè)置DDPM模型,按如下圖所示進(jìn)行設(shè)置
Step 4:DPM模型設(shè)置
- 鼠標(biāo)點(diǎn)擊模型樹節(jié)點(diǎn)Models,雙擊右側(cè)models列表中的Discrete Phase
  彈出如下圖所示對(duì)話框,按圖進(jìn)行設(shè)置。
切換至Physical Models標(biāo)簽頁,激活DEM Collision選項(xiàng),如下圖所示。
點(diǎn)擊Discrete Phase Model對(duì)話框下方的Injections…按鈕

點(diǎn)擊Create按鈕,彈出

set Injection Properties對(duì)話框。
- 選擇Injection Type為file
- 選擇Discrete Phase Domain為Phase-2
- 選擇DEM Collision Partner為dem-anthracite
- 設(shè)置Stop Time為1e-8
- 點(diǎn)擊File…按鈕,在打開的文件選擇對(duì)話框中選擇文件92Kparcels.inj
- 切換至Physical Models標(biāo)簽頁,設(shè)置Drag Law為Wen-Yu
- 點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框

【FLUENT案例】04:利用DDPM+DEM模擬鼓泡流化床ansys結(jié)構(gòu)分析圖片8

返回至

Discrete Phase Model對(duì)話框。

點(diǎn)擊Discrete Phase Model對(duì)話框下方的DEM Collisions…按鈕,彈出如下圖所示對(duì)話框
- 選擇dem-anthracite,點(diǎn)擊set…按鈕。
- 選擇Collision Pairs列表項(xiàng)中的dem-anthracite-dem-aluminum,按下圖所示進(jìn)行設(shè)置
- 選擇列表項(xiàng)中的dem-athracite - dem-anthracite,按下圖所示設(shè)置。
  
  點(diǎn)擊
  
  OK按鈕退出對(duì)話框。
Step 5:設(shè)置操作壓力
點(diǎn)擊模型樹節(jié)點(diǎn)Cell Zone Conditions,在右側(cè)面板中點(diǎn)擊按鈕Operating Conditions..,如下圖所示。
Step 6:邊界條件設(shè)置
選擇模型樹節(jié)點(diǎn)Boundary Conditions。
- 在右側(cè)參數(shù)面板中,鼠標(biāo)選擇Zone列表框中選項(xiàng)inlet,確保Phase下拉框選擇項(xiàng)為mixture,點(diǎn)擊Edit…按鈕彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話框,切換至DPM標(biāo)簽頁,進(jìn)行如下圖所示設(shè)置。
  
  關(guān)閉
  
  OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框,返回至邊界條件設(shè)置面板。
- 依然選擇inlet,設(shè)置Phase下拉框內(nèi)容為phase-1,點(diǎn)擊Edit…按鈕彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。設(shè)置Velocity Magnitude為0.5。點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。
- 設(shè)置outlet邊界,采用類似的方法,設(shè)置Mixture類型,進(jìn)行如下圖所示設(shè)置。
Step 7:Solution Controls
設(shè)置亞松弛因子:
I. Pressure: 0.9
II. Momentum: 0.2
III. Volume Fraction: 1
IV. Discrete Phase Sources: 1
Step 8:Monitors
- 點(diǎn)擊模型樹節(jié)點(diǎn)Monitors,在右側(cè)面板中點(diǎn)擊Surface Monitors下方的Create按鈕,在彈出的對(duì)話框中按如圖所示進(jìn)行設(shè)置,點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。
Step 9:Solution Initialization
直接初始化即可。
Step 10:Run Calculation
分三步進(jìn)行計(jì)算:

1.使用單一時(shí)間步將顆粒注入到計(jì)算域中
2.計(jì)算兩秒
3.再計(jì)算兩秒
- 設(shè)置Time Step Size為0.001
- 設(shè)置Number of Time Steps為1
- 設(shè)置Report Interval為5
- 點(diǎn)擊Calculate