STAR-CCM+入门案例：气体穿越水面的奇妙模拟

1、问题描述

本案例演示如何在 STAR-CCM+中对具有排气边界的欧拉多相湍流进行建模。它模拟了一个简单曝气池，空气通过池底部的两个气体喷射器进入池内，然后通过顶部的表面脱离。在此模拟中使用的几何如下所示：

2、STAR-CCM+设置

1）本案例流体是层流。在此模拟中，主要现象是离散空气欧拉相与流体欧拉相的相互作用。本案例物理连续体的设置如下：

2）创建相并选择相模型；在此案例中使用的两相为空气和水。将气泡喷射到流动的水流中。通过在欧拉多相流模型下创建新相来定义这两相。在物理连续体的欧拉多相节点为多相流创建空气和水两相。设置完成后，为每相设置材料特性。

3）定义相间相互作用。选择与每相关联的模型。定义空气和水之间的相互作用。水相指定为连续相，而空气相指定为离散相。右键点击Models >Multiphase Interaction > Phase Interactions，新建一个相间相互作用，并选择相应的物理模型，如下：

4）设定初始条件和基准值：在Physics1 > Models > Eulerian Multiphase > Eulerian Phases 节点，设置如下：

5）设置边界条件。先设置相透过 Degassing Outlet 边界，以便只有气泡可以随着它们上升到曝气池的顶部而脱离。STAR-CCM+ 确保总气体流入等于总气体流出，并根据连续体计算内部气体体积分数。在Regions >Aeration_Tank > Boundaries > Degassing Outlet节点，将空气的相条件设置为Phase Permeable；点击Gas Inlet > PhaseConditions节点，设置如下表：

在Water Inlet >Phase Conditions节点，设置如下表：

6）设置求解器参数和停止条件。本案例使用稳态模拟，最大步长为1000步。最终结果如下：

空气相体积分数

出口空气质量流率

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