搅拌时间的计算【转载】
摘自《ANSYS FLUENT技术基础与工程应用:流动传热与环境污染控制领域》
设置示踪剂的名称和物性参数,如果是用FLUENT自带的物质作为示踪剂,可以在FLUENT Database中直接选择
在Problem Setup->Model下,双击Species,出现Species Model对话框,如下图所示:
在Species Model对话框选中Species transport,确保Options下面的inlet Diffusion不被选中。这时注意到Number of Volumetric Species为3。但是本算例射到组分只有液态水和示踪剂。一定要点击Apply然后才能进行接下来的操作。在Mixture Material处单击Edit...按钮,出现Edit Material对话框,如下图所示:
在Mixture Species中单击Edit...按钮,出现Species对话框,如下图所示:
在Species对话框中,通过Add和Remove按钮,将主相和示踪剂加入到Selected Species窗格中,将其他的工质移除Selected Species窗格到Available Materials窗格中,单击OK按钮。在Edit Material对话框中,Density中的下拉菜单选择Volume-weighted-mixing-law,然后单击Change按钮。单击Close按钮关闭Edit Material对话框。这时,Species Model对话框中的Number of Volumetric Species变为2。
需要计算出示踪剂在搅拌槽内完全混合均匀后的所需要的时间,以及计算不同时刻监测点位置的浓度,如果其浓度达到了完全混匀浓度的95%,则认为从计算开始到现在的时间为此监测点的混合时间。因此,需要在计算时在搅拌槽内5个不同位置布置5个监测点,分别计算出这5个监测点示踪剂随时间的变化
执行以下菜单操作:Surface->Point...,出现Point Surface对话框,如下图所示:
在此对话框中Coordinates中x0,y0,z0,在New Surface Name中填入监测点的名称,完成以上之后点击Create按钮,便创建了一个监测点。使用同样的方法创建其他四个监测点
单击Monitors任务页面中Surface Monitors的Create...按钮,出现Surface Monitor对话框。如下图所示:
在Surface Monitor对话框中,在Name中填入将创建的Surface Monitor的名称,选中Options下面的Print to Console和Plot,保持Window下面的数字为默认,在X Axis下拉菜单中选择Time Step,在Get Data Every下面的文本框中保持1不变,在下拉菜单中选择Time Step。在右侧的Report Type中选择Vertex Average,在Field Variable中选择Species...,然后选择Mass Fraction of (你自己的示踪剂),在Surface中选中自己所建的监测点,单击OK按钮关闭Surface Monitor对话框
在搅拌釜内加入示踪剂,放入示踪剂的方法是在搅拌釜内mark出圆心的球形区域,然后将此球形区域的示踪剂浓度设置为1.操作方法是:进行菜单操作Adapt->Region...,出现Region Adaption对话框
在Region Adaption对话框中,确保Options中Inside处于选中状态,在Shape中选中Sphere,在Input Coordinates中输入球形区域的圆心坐标。Radius下的数值填入球形的半径,单击Mark按钮。这样,便Mark出一个球形区域。可以单击Manage...按钮打开Manage Adaption Registers对话框,如下图:
在这个对话框中,可以看到刚刚Mark出来球形区域名称sphere-r0,也可以单击Display按钮在FLUENT的图形对话框中显示出该Mark区域。单击Close按钮关闭Manage Adaption Registers对话框,再单击Close按钮关闭Region Adaption对话框。
回到Solution Initialization任务页面中,在Patch...按钮处于可点击状态。点击Patch按钮调出Patch对话框,如下图所示:
在Patch对话框中,在Registers to Patch中选择sphere-r0区域,在Variable中选择主相,然后再Value中填入0,设置完成后单击Patch按钮。这时,在sphere-r0区域中的主相浓度为0,而示踪剂的浓度为1.单击Close按钮关闭Patch对话框。然后讲Mark区域的示踪剂浓度patch为1.
在Run Calculation任务页面中单击Calculate按钮开始计算,此时屏幕上出现6个监视对话框,其中1个残差监视对话框,5个监测点浓度监视对话框。通过观测监测点的数据,可以计算出最后的搅拌混合时间。