Реферат на тему Особенности моделирования двухфазных сред в ANSYS Fluent

Содержание:

Введение 3
1. Операции в многофазных средах в ANSYS Fluent 4
2. Решение задачи моделирования двухфазной среды с помощью мультифазной (multiphase) модели 7
Заключение 15
Список использованной литературы 17

Введение:

В последнее время математическое и компьютерное моделирование превратилось в одну из самых эффективных информационных технологий, которые определяют развитие передовых отраслей науки и техники. Свидетельством этого является появление пакетов прикладных программ для численного моделирования газодинамических и тепломассообменных процессов, которые широко используются в научной и инженерной практике и активно пропагандируются через Интернет.
Среди таких программных продуктов, позволяющих рассчитывать, визуализировать и оптимизировать широкий спектр технологических процессов, следует прежде всего выделить вычислительный пакет FLUENT, который является лидером на рынке коммерческих CFD (Computational Fluid Dynamics) программ.
FLUENT — это универсальный многоцелевой вычислительный программный CFD комплекс, предназначенный для решения задач гидродинамики и тепломассообмена. FLUENT дает возможность моделировать процессы, связанные с движением газов, жидкостей и их смесей при сложных физико-химических взаимодействиях.
Программный комплекс FLUENT использует метод контрольных объемов для численного решения дифференциальных уравнений в частных производных переноса массы, импульса, энергии, химических и других субстанций, выражающих законы сохранения, куда вводятся эмпирические данные для зависимостей «эффективных» коэффициентов переноса в турбулентно движущейся среде, в том числе двухфазной среде.
Целью данной работы является изучение особенностей моделирования двухфазных сред в программном решении ANSYS Fluent.

Заключение:

Исходя из рассмотренного в работе материала, можно сделать ряд выводов:
• FLUENT — один из лучших вычислительных пакетов в технологии многофазного моделирования и моделирования химических реакций, особенно в турбулентных потоках.
• При малых скоростях потока u = 0.01 м/с и объемной доли частиц α = 0.0001 распределение частиц по каналу равномерно, а скоростное отставание мало (порядка 10-7). Образование вихрей не наблюдается. Согласно графику распределения объемной доли, на выходе из канала объемная доля частиц уменьшается на стенках канала, что говорит о том, что частицы не оседают на них и сносятся потоком.
• Увеличение скорости частиц приводит к увеличению скоростного отставания частиц. Увеличение объемной доли частиц приводит к увеличению скоростного отставания, при этом скорость течения в канале возрастает. Это приводит к увеличению вихря за стенкой в области изгиба канала.
Наличие вихрей приводит к отрыву частиц (потока) от внутренних стенок канала, что приводит к уменьшению объемной доли частиц на них при малых размерах частиц. При больших размерах это приводит к тому что частицы прижимаются к внешним стенкам канала, увеличивая объемную долю частиц на них.
При большой скорости течения u = 0.1 м/с и объемной доле α = 0.0001 образуются локальные области, в которых отставание максимально. Данные зоны возникают в распределении скорости частиц.
• При значениях объемной доли α = 0.0005 ÷ 0.001 и скорости течения u = 0.05 м/с происходит отрыв частиц от внутренних стенок канала. При дальнейшем увеличении скорости отрыв от внутренних стенок уменьшается, но частицы также прижимаются к внешним стенкам канала увеличивая объемную долю на этих стенках. Это можно увидеть на распределении объемной доли и графике объемной доли на выходе из канала.
На основе полученных результатов, при решении двухфазной задачи на канале простой формы и закрученном канале, можно сделать вывод, что скоростное отставание частиц зависит от геометрии канала.
Использование вычислительного программного комплекса FLUENT открывает новые возможности для более глубокого анализа гидродинамики и тепломассообмена в однофазных и многофазных ламинарных и турбулентных потоках на основе численного решения уравнений движения среды. 

Фрагмент текста работы:

1. Операции в многофазных средах в ANSYS Fluent
FLUENT состоит из трех основных частей: pre-processor (EDITOR), решатель (Solver) и post-processor (Viewer). В препроцессоре (EDITOR) задаются :
1. геометрия исследуемой области, объекта, аппарата;
2. физические свойства веществ;
3. начальные и граничные условия;
4. для турбулентного течения выбирается модель турбулентности; Во FLUENT включены ламинарные и большой набор турбулентных моделей гидродинамики, массо- и теплопередачи, фазовых переходов и др. Возможности использовать модели динамической сетки существенно расширяют область применения FLUENT: потоки в цилиндрах, клапаны и другие.
5. расчетная сетка. FLUENT использует неструктурированную сеточную технологию. Это значит, что сетка может состоять из элементов разнообразной формы: типа четырехугольников и треугольников для двухмерных моделей и гексайдеров, тетрайдеров, призм и пирамид для трехмерных моделей. Адаптация расчетной сетки позволяет получить точное решение для областей с большими градиентами потока, например, для пограничных слоев. Возможность адаптации позволяет значительно сократить время на построение качественной сетки, решение численной задачи и обработки результатов, и т.д.
Решатель (Solver) решает поставленную задачу. Сложные численные схемы и мощный решатель гарантируют точные результаты FLUENT.
Постпроцессор (Viewer) предоставляет возможность пользователю просмотреть полученные результаты. Постпроцессор FLUENT позволяет отображать результаты расчета в векторном и контурном видах, а также траектории движения частиц. Встроенный модуль создания анимации позволяет обрабатывать результаты нестационарных расчетов. Это описание только нескольких доступных возможностей постпроцессора . Решение может экспортироваться в другие графические пакеты или в пакеты автоматизированного конструирования для дополнительного анализа.