本案例演示利用Fluent中的DPM模型计算矩形通道中的颗粒流动以及槽道受颗粒冲蚀情况。
注:本案例模型及数据来自STAR CCM+文档。
1 问题描述
标准压力(1 个大气压)下的空气以 10 m/s 的速度进入通道。流体在通过部分阻塞的 90 度弯管后,从竖直出口流出。空气中包含有均匀分布的固体颗粒,进气中的颗粒体积流量为 6.4516 x 10–7 m3 /s。颗粒属性如下:
- 密度:1200 kg/m3
- 直径:40微米
- 初始速度:(10, 0, 0) m/s
假定管道壁面绝热和无滑移条件。使用默认的 K-Epsilon 模型为湍流建模。忽略从壁面完全回弹的所有颗粒和重力影响。计算模型如图所示。
计算网格如下图所示。
2 Fluent设置
2.1 General设置
- 激活选项Gravity,设置重力加速度为Y轴-9.81 m/s2
2.2 Models设置
- 激活选用Realizable k-epsilon湍流模型
- 激活Discrete Random Walk Model,设置Number of Tires为10
2.3 Materials设置
- 修改材料anthracite密度为1200 kg/m3
2.4 边界条件设置
2.5 初始化计算
2.6 迭代计算
3 DPM计算结果
4 冲蚀计算
4.1 激活冲蚀模型
- 如下图所示激活Erosion/Accretion模型
4.2 壁面边界设置
本例的壁面边界wall中主要需要设置DPM标签页下的内容。
- 双击模型树节点Boudnary > default_boundary_region弹出壁面边界设置对话框
- 切换至DPM标签页
需要设置的内容:
- Normal:法向反弹系数 本案例定义法向反弹系数为:
- 点击Normal后方的Edit...按钮,定义方式如下图所示:
- Tangent:切向反弹系数 本案例定义切向反弹系数为:
- 激活选项General Model,点击后方Edit...按钮弹出通用冲蚀模型参数定义对话框
采用下图所示方式进行定义:
- Impact Angle Function:冲击角函数。冲击角函数采用分段线性方式进行定义,数据如表所示。
Point | Angle | Value |
---|
1 | 0 | 0 |
2 | 20 | 0.8 |
3 | 30 | 1 |
4 | 45 | 0.5 |
5 | 90 | 0.4
|
采用下图方式进行定义:
- Diameter Function:粒径函数,本案例取1.8e-9
- Velocity Exponent Function:速度指数函数,本案例取2.6,如下图所示。
4.3 初始化并计算
4.4 计算结果
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