前面推过一个利用离散相模型求解旋风分离器的案例，本案例利用相同的模型，计算气液分离，此时旋风分离器称之为旋流器。虽然直接利用原来的几何，分离效率可能比较低，但本案例的目的只是为了演示气液分离旋流器的一般设置方法。

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导入几何

• 启动Workbench，添加模块Fluid Flow(Fluent)到工程窗口中

• 右键选择A2单元格，选择菜单Import Geometry → Browse…，在弹出的文件选择对话框中选择几何文件cyclone.stp

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生成网格

• 双击A3单元格进入Mesh模块

• 点击模型树节点Mesh，在属性窗口中设置Max Face Size为2.8e-2m，设置max Tet Size为5.5e-2 m

• 右键旋转模型树节点Mesh，选择弹出菜单Generate Mesh生成网格

• 创建3个边界命名，分别为inlet、outlet1及outlet2

• 关闭mesh模块，返回至Workbench界面，右键选择A3单元格，选择弹出菜单Update更新网格

• 双击A4单元格进入Fluent设置

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Fluent设置

3.1 General设置

• 鼠标双击模型树节点General，右侧面板中激活选项Gravity

• 设置重力加速度为Z方向-9.81 m/s2

3.2 Model设置

• 鼠标双击模型树节点Models > Viscous，弹出湍流模型设置对话框，选择k-epsilon(2 eqn)模型，选择子模型为RNG，激活选项Swirl Dominated Flow，点击OK按钮关闭对话框

真正工程上计算旋流器或旋风分离器，需要使用雷诺应力模型。

• 双击模型树节点Model → Multiphase，弹出多相流设置对话框，选择Model为Mixture，激活选项Implicit Body Force，其他参数保持默认设置，如下图所示

3.3 Materials设置

添加材料water-liquid。这里假设分离空气和水。

• 右键选中模型树节点Materials > Fluid，选中弹出菜单New..

• 在弹出的对话框中设置Name为water，设置Density为1000，设置Viscosity为0.001，点击Change/Create按钮创建材料

3.4 设置相

• 双击模型树节点Models > Mulatiphase > Phase > Phase-1-Primary Phase，弹出主相设置对话框

• 在对话框中设置Name为water，并选择Phase Material为water，点击OK按钮关闭对话框

• 双击模型树节点Models > Mulatiphase > Phase > Phase-2-Secondary Phase，弹出第二相设置对话框

• 在对话框中设置Name为air，设置Diameter为0.001 m

• 点击OK按钮关闭对话框

3.3 Boundary Conditions

• 双击模型树节点Boudnary > Inlet > water ，弹出入口边界设置对话框，在Momentum标签页中设置Velocity Magnitude为3 m/s

• 双击模型树节点Boudnary > Inlet > air ，弹出入口边界设置对话框，在Momentum标签页中设置Velocity Magnitude为3 m/s

• 切换到Multiphase标签页，设置Volume Fraction为0.3，点击OK按钮关闭对话框

假设入口空气体积分数为30%

• 右键选择模型树节点Boundary Conditon > Outlet 1，选择弹出菜单Type → outflow，将其边界类型修改为outflow

• 双击节点outflow1，弹出边界参数设置对话框，设置Flow Rate Weight为0.4

• 同样的步骤，设置outflow 2边界类型为outflow，设置Flow Rate Weight为0.6

工程中，分流比可通过阀门进行调节，这里假设分流比为4:6，此参数影响分离效率

3.4 初始化

• 右键选择模型树节点Initialization，选择菜单Initialize进行初始化

3.5 进行计算

• 选择模型树节点Run Calculation，右侧面板中设置Number of Iterations为1000

• 点击按钮Calculate进行计算

大约经过300步计算，收敛到0.001。残差曲线如下图所示。

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计算后处理

• 双击模型树节点Result > Report > Fluxes，弹出Flux Reports对话框

• 选择Options为Mass Flow Rate，选择Phase为air，选择Boundaries中的列表项inlet、outlet1及outlet2

• 点击按钮compute计算进出口的质量流量

如图所示，入口空气质量流量为0.055 kg/s，outlet1出口空气流量为0.0398 kg/s，outlet2出口空气质量为0.0152 kg/s。本案例中，outlet1为溢流口，outlet2为底流口，通过以上数据，可得到此旋流器在当前工况下的分离效率为：

效率有点儿低，可通过改善几何结构提高分离效率。

本案例网格较为粗糙，如果真正进行工程计算，需要更加精致的网格。

案例文件在此【自取链接：http://pan.baidu.com/s/1eS0AIFS 密码：1b2e】

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道