流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的相互作用,变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动。变形或运动又反过来影响流体运动,从而改变流体载荷的分布和大小,正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。
搅拌混合是一种常规的单元操作,具有广泛的应用背景,搅拌可以使物料混合均匀,使气体在液相中很好的分散,使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀的悬浮,使不相溶的一物质与另一物质充分融合,并可以强化相间的传质、传热。
本实例以常规泥浆搅拌机为例,对泥浆搅拌机在搅拌过程中两相相溶的过程进行仿真,得出流场分布,通过模拟的搅拌桨的流场分布及压强分布,进而求得对整个搅拌机产生的影响。
泥浆搅拌机分为两个进口,一个出口,其中一个进口为空气,一个进口为泥浆,出口为混合物。
1、调出流体分析与结构分析模块。
2、导入模型,进行模型前处理,首先通过Fill操作填充出流体域,填充的方法有两种,一种是正向填充,就是填充出的模型即为流体域;另一种为逆向填充,填充后,通过布尔减操作去除填充域内部的固体结构,即为流体域。
3、流体域与固体域均处理结束后,对所有域进行命名处理,入口、出口、耦合面及壁面进行命名,其中耦合面分为固体的壁面与流体域的壁面。
4、命名完壁面后进入模型前处理,划分CFD网格,分别对固体域与流体域进行网格划分,这里的CFD网格要求要比结构网格要求要高,具体有问题可以私下再与我交流。
5、双击setup,进入Fluent求解器,这里按照下图进行设置,其余保持默认即可。
6、进入Fluent求解界面,首先检查CFD网格,看是否出现负体积,如果存在,需要重新回去划分网格,如果没有,继续设置温度单位。
7、设置流体计算类型,两相混合还是单相计算,然后设置湍流模型类型。
8、设置流体域固体的材料并赋予属性,如果材料库已经存在的材料可以直接赋值,如果不存在需要自己建立新材料,通过Fluent data建立材料。
9、设置边界条件,两相流体进口类型,压力进口?速度进口?质量流量进口?等、出口类型与耦合面、壁面的相关设置。这里的速度入口需要设置矢量速度,指定速度方向。
10、接着,设置求解方法、收敛因子,初始化,收敛步数进行求解。
11、查看结果,速度云图,流场图,压强云图,流线图等。
12、接下来将通过流体计算的结果对结构的影响分析。
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