【FLUENT案例】04：利用DDPM+DEM模拟鼓泡流化床

tangwx

　　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。



　　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">
　　inlet×Ainlet=Buoyant weight of bedinlet×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



　　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



转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_599d8faa0102w5qk.html