本文利用Fluent+Rocky双向耦合计算弯管内颗粒的液力输送过程。

计算结果如图所示。

考虑以下的弯曲管道，流体入口速度2.5 m/s，出口静压0 Pa，输送的颗粒粒径0.001 m，入口颗粒流量0.05 kg/s，计算1 s内管道中颗粒的运动情况。

计算网格如下图所示，有颗粒存在，不需要划分边界层网格。网格保存为pipe.msh格式。

为方便文件管理，可以在工作路径下创建两个文件夹：Fluent及Rocky。分别放置Fluent计算文件以及Rocky计算文件。如下图所示。

1 Fluent设置

• 以3D、Double Precision模式启动Fluent
• 读入计算网格pipe.msh

2.1 General设置

• 采用Transient瞬态计算
• 激活重力加速度，设置重力加速度为Z轴9.81 m/s2

2.2 Models设置

• 选择使用Eulerian多相流模型

• 采用Standard k-epsilon湍流模型，注意如下图所示激活选项Dispersed

2.3 添加材料

• 增加材料water-liquid(h2o)

• 修改材料air的名称为particle，如下图所示

注：这里材料属性不用管，颗粒的材料参数在Rocky中设置。

2.4 设置相

• 设置主相为water

• 设置第二相为particle

注：这里第二相的属性不用管，相间作用也不用管，这些工作都在Rocky中完成。

2.5 边界条件设置

• 如下图所示边界类型

1、入口设置

• 如下图所示设置入口water相速度为2.5 m/s

• 设置入口颗粒相速度为0，体积分数为0

2、出口设置

• 如下图所示设置出口液相参数

• 设置出口颗粒相参数

2.6 Methods设置

• 如下图所示设置求解算法

2.7 初始化计算

• 采用标准初始化，如下图所示设置参数，确保颗粒体积分数为0

2.7 自动保存

• 如下图所示设置自动保持参数

2.8 设置迭代参数

• 设置时间步数与时间步长参数，如下图所示

• 保存cas文件为pipe.cas，关闭Fluent

2 Rocky设置

• 启动Rocky
• 设置重力加速度为Z方向9.81 m/s2

2.1 读入几何

• 如下图所示读取几何

• 打开的文件对话框中读取文件pipe.cas并保存文件pipeCoupling.rocky
• 采用默认参数，如下图所示

• 删除多余的边界面

• 如下图所示创建inlet

• 设置inlet的几何参数，如下图所示

• 设置结束时间为10 s，如下图所示

创建完毕的inlet如下图所示。

2.2 材料与相互作用

• 修改颗粒密度为2000 kg/m3

• 本案例简单起见，材料相互作用采用默认参数

2.3 创建颗粒

• 如下图所示设置颗粒参数

2.4 创建颗粒入射

• 如下图所示设置颗粒入射参数

2.5 耦合计算设置

• 如下图所示选中节点CFD Coupling，属性框中选择选项Fluent Two Way，弹出对话框中选择前面Fluent中保存的cas文件

• 如下图所示设置颗粒受力

• 如下图所示设置Rocky Phase为particle

• 进入Solver节点，点击按钮Start开始计算

3 计算结果

• 颗粒运动如下图所示

流体特性可以读入dat文件进行分析，这里就不详细描述了。

相关文件：

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道