本案例利用Polyflow计算搅拌槽内流场分布。

1 问题描述

计算模型如下图所示。圆柱形容器中包含一个旋转搅拌轴及两片搅拌桨。容器半径为10.5 cm，高度24 cm，桨叶旋转速度为50 rad/s。桨叶旋转过程中容器顶部与大气相通，计算中考虑重力作用。

参考坐标系中，桨叶保持静止，容器壁面以相反速度旋转。考虑惯性力、离心力以及科氏力。计算域内介质粘度为1 Pa.s，密度900 kg/m3.

2 Polyflow设置

2.1 创建Task

• Read a mesh file： stirring_tank.msh

• Create a new task： F.E.M. task， Evolution， 3-D geometry

• Rigid rotation： omegaz = -50 rad/s

• Create a sub-task： Generalized Newtonian isothermal flow problem

• Domain of the sub-task： whole mesh (S1 + S2 + S3 + S4 + S5)

2.2 修改材料参数

• 鼠标双击模型树节点Material data，右侧面板中设置如下材料参数

• Constant viscosity= 1.0

• Density： 900，EVOL： f(S) = S

• Inertia terms： will be taken into account

• Gravity： G = (0.0， 0.0， -9.81)

2.3 设置流动边界条件

• 鼠标双击模型树节点Flow boundary conditions，右侧面板设置如下边界条件

• BS 1： Cartesian velocity

• Point 1： (0， 0， 0)

• Point 2： (0， 0， 1)

• Angular velocity： 50 rad/sec

• BS 2： Cartesian velocity

• Point 1： (0， 0， 0)

• Point 2： (0， 0， 1)

• Angular velocity： 50 rad/sec

• BS 3： (vn， fs) = (0， 0)

• BS 4： (vn， vs) = (0， 0)

2.4 创建子模型

• 鼠标双击模型树节点Define sub-models创建子模型

• 点击选项Create a new topo-object创建拓扑对象

  

• Select object 1： S2*S4

• Select object 2： S3*S5

• Operator： Union

• Name of new object： blades

• 点击选项Create a sub-model创建子模型

• V or F imposed

• Domain： blades

• Velocity components imposed： Vx = 0， Vy = 0， Vz = 0

2.5 设置数值参数

• 鼠标双击模型树节点Numerical parameters，右侧面板修改Evolution parameters

• initial S= 0.0

• final S = 1.0

• initial S-interval = 0.1

• min. S-interval= 0.0001

• max. S-interval= 0.25

• nb. of steps = 50

2.6 设置输出参数

• 鼠标双击模型树节点Outputs，右侧面板打开输出设置面板

• Output triggering： after 1 valid step

• Default output ： CFD-Post

• System of units for CFD-Post：metric_MKSA+Celsius

• 鼠标点击模型树节点Save & Exit保存模型

3 计算结果

• 压力分布

• 速度等值面（蓝色vz=-1 m/s，棕色vz=0.5 m/s）

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道