【FLUENT案例】04：利用DDPM+DEM模拟鼓泡流化床

2017-01-15 by:CAE仿真在线来源:互联网

1 引言
2 问题描述
3 准备
4 FLUENT前处理

1 引言

DEM碰撞模型扩展了DPM模型的功能,能够用于稠密颗粒流动的模拟。该模型可以与DDPM(Dense DPM)模型何用以模拟颗粒对主相的阻碍作用,因此可以用于鼓泡流化床、提升管、气力输送系统以及泥浆流动。特别对于以下情况,DEM模型特别有用:

当颗粒粒径分布很广时
当计算网格相对粗糙时

本案例演示DDPM模型的使用,其中颗粒碰撞通过DEM模型来考虑。

2 问题描述

本例中,我们将会模拟模拟一个鼓泡流化床,并且决定其在给定表观速度情况下的工作行为。矩形床的尺寸为0.2m0.2m0.4m,初始情况下预装了部分颗粒,表观速度0.5m/s,检测穿过床层的压力降,示意图如下图所示。

【FLUENT案例】04:利用DDPM+DEM模拟鼓泡流化床ansys workbanch图片1

对于经典的流化曲线,若流化床入口的表观速度较小,则流化床不会硫化,其行为类似填充床,当速度增加时,流化床开始流化。

一种理解该现象的经典方法即为流化曲线,此时入口能够驱动流体的压力需求是表观速度的函数。当处于填充床工况时,压力与表观速度的增加成正比,然而,当初期流化条件达到后,压力始终保持某一恒定值(时间平均)。至中处于流化条件的稳定压力足够维持流化床的浮重力。换句话说:

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,我们将对给定表观速度下的流化床流化过程进行仿真模拟。

3 准备

文件准备:拷贝bed.msh、92Kparcels.inj及view-0.vw文件到工作目录
以3D模式、Double Precision开启FLUENT

4 FLUENT前处理

Step 1:Mesh
- 利用菜单File | Read | Mesh…读入网格文件bed.msh
Step 2:General
- 点击右侧面板中的Check按钮,检查导入的网格,确保没有负体积的存在
- 激活Transient选项采用瞬态计算
Step 3:Models
- 设置DDPM模型,按如下图所示进行设置
Step 4:DPM模型设置
- 鼠标点击模型树节点Models,双击右侧models列表中的Discrete Phase
  弹出如下图所示对话框,按图进行设置。
切换至Physical Models标签页,激活DEM Collision选项,如下图所示。
点击Discrete Phase Model对话框下方的Injections…按钮

点击Create按钮,弹出

set Injection Properties对话框。
- 选择Injection Type为file
- 选择Discrete Phase Domain为Phase-2
- 选择DEM Collision Partner为dem-anthracite
- 设置Stop Time为1e-8
- 点击File…按钮,在打开的文件选择对话框中选择文件92Kparcels.inj
- 切换至Physical Models标签页,设置Drag Law为Wen-Yu
- 点击OK按钮关闭对话框

【FLUENT案例】04:利用DDPM+DEM模拟鼓泡流化床ansys结构分析图片8

返回至

Discrete Phase Model对话框。

点击Discrete Phase Model对话框下方的DEM Collisions…按钮,弹出如下图所示对话框
- 选择dem-anthracite,点击set…按钮。
- 选择Collision Pairs列表项中的dem-anthracite-dem-aluminum,按下图所示进行设置
- 选择列表项中的dem-athracite - dem-anthracite,按下图所示设置。
  
  点击
  
  OK按钮退出对话框。
Step 5:设置操作压力
点击模型树节点Cell Zone Conditions,在右侧面板中点击按钮Operating Conditions..,如下图所示。
Step 6:边界条件设置
选择模型树节点Boundary Conditions。
- 在右侧参数面板中,鼠标选择Zone列表框中选项inlet,确保Phase下拉框选择项为mixture,点击Edit…按钮弹出参数设置对话框,切换至DPM标签页,进行如下图所示设置。
  
  关闭
  
  OK按钮关闭对话框,返回至边界条件设置面板。
- 依然选择inlet,设置Phase下拉框内容为phase-1,点击Edit…按钮弹出参数设置对话框。设置Velocity Magnitude为0.5。点击OK按钮关闭对话框。
- 设置outlet边界,采用类似的方法,设置Mixture类型,进行如下图所示设置。
Step 7:Solution Controls
设置亚松弛因子:
I. Pressure: 0.9
II. Momentum: 0.2
III. Volume Fraction: 1
IV. Discrete Phase Sources: 1
Step 8:Monitors
- 点击模型树节点Monitors,在右侧面板中点击Surface Monitors下方的Create按钮,在弹出的对话框中按如图所示进行设置,点击OK按钮关闭对话框。
Step 9:Solution Initialization
直接初始化即可。
Step 10:Run Calculation
分三步进行计算:

1.使用单一时间步将颗粒注入到计算域中
2.计算两秒
3.再计算两秒
- 设置Time Step Size为0.001
- 设置Number of Time Steps为1
- 设置Report Interval为5
- 点击Calculate