成人免费美女视频,美女视频在线福利,在线美女视频app

基于FLUENT DPM模型的顆粒沉降速度計(jì)算

伊伊爸 >《待分類》

2022.08.07 上海

關(guān)注

正文共： 1947字 16圖預(yù)計(jì)閱讀時(shí)間： 5分鐘

1 前言

前期我們采用DPM模型做了一個(gè)顆粒沉積臨界速度的案例，感興趣的讀者可以點(diǎn)擊文末的“閱讀原文”查看。之前的研究對(duì)象是顆粒發(fā)生沉積的臨界速度，今天的案例研究的是顆粒的沉降速度V_d（m/s）。

沉降速度是定量化顆粒沉降特性的指標(biāo)，其定義是某表面顆粒沉降通量與顆粒平均濃度的比值：

其中J為顆粒沉降到管道表面的平均通量，單位為kg/(m²s)或個(gè)/(m²s)，C_∞為顆粒的平均濃度，單位為kg/m³或個(gè)/m³。

在研究顆粒沉降時(shí)更有效的途徑是將沉降速度V_d無量綱化，研究其與顆粒無量綱松弛時(shí)間的關(guān)系：

Cc根據(jù)以下方法計(jì)算。

2 建模與求解

建立一根長(zhǎng)7m，寬高均為0.152m的矩形風(fēng)管，介質(zhì)為默認(rèn)空氣。風(fēng)速為2.2m/s，粒子直徑分別為1.0μm、3.0μm、5.3μm、8.4μm和13μm，對(duì)應(yīng)的粒子密度為1.4g/cm³、1.2g/cm³、1.2g/cm³、1.1g/cm³和1.0g/cm³。

粒子流從入口均勻射入，數(shù)量為30000，入射速度和風(fēng)速一致。

湍流模型采用雷諾應(yīng)力模型(RSM)，壁面處理采用加強(qiáng)壁面函數(shù)。有研究表明，該模型可以在大范圍無量綱松弛因子內(nèi)具有較高的準(zhǔn)確度。

軌跡追蹤采用穩(wěn)態(tài)單向耦合，即流體影響粒子運(yùn)動(dòng)，粒子運(yùn)動(dòng)不影響流體。當(dāng)體積濃度低于10%時(shí)，采用此方法是合適的。

各壁面的DPM邊界條件為捕獲“trap”。

根據(jù)以上方法計(jì)算沉降速度需要先計(jì)算摩擦速度、平均濃度和沉降通量，以下就這三個(gè)參數(shù)的計(jì)算詳細(xì)說明。

2.1 摩擦速度

根據(jù)摩擦速度的定義，可以建立一個(gè)用戶自定義變量來求解，當(dāng)然，我們需要的是管道壁面的平均摩擦速度，比如面積加權(quán)平均。

2.2 平均濃度

當(dāng)我們采用以質(zhì)量濃度計(jì)的粒子濃度時(shí)，將粒子注射的總質(zhì)量流率(kg/s)除以流體體積流量(m³/s)即可以得到粒子濃度(kg/m³)，當(dāng)流體和顆粒進(jìn)行雙向耦合計(jì)算時(shí)，可以直接在FLUENT讀取該值。

需要注意的是如果采用的注射器類型需要輸入粒子流數(shù)量，那么總的質(zhì)量流量等于單個(gè)粒子的質(zhì)量流量乘以粒子流數(shù)，比如下圖的粒子質(zhì)量流量=1e-5×50000kg/s=0.5kg/s。

當(dāng)我們采用以粒子個(gè)數(shù)計(jì)的粒子濃度時(shí)，將粒子流數(shù)量除以流體體積流量(m³/s)即可以得到粒子濃度(個(gè)/m³)。

2.3 沉降通量

當(dāng)我們采用以質(zhì)量濃度計(jì)的粒子濃度時(shí)，沉降通量可以將粒子軌跡報(bào)表中的壁面質(zhì)量流量除以壁面面積得到，該壁面質(zhì)量流量其實(shí)就是等于壁面粒子流數(shù)量乘以單個(gè)粒子流質(zhì)量流量得到，如下圖。此時(shí)，沉降通量為

1.219e-2/2.128=0.005728383kg/(m²s)。

當(dāng)我們采用以粒子個(gè)數(shù)計(jì)的粒子濃度時(shí)，沉降通量等于壁面粒子流數(shù)量除以壁面面積。同樣以上圖為例，此壁面面積為2.128m²，則沉降通量為

1219/2.128=572.8383459個(gè)/(m²s)。

也可以根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]的方法來計(jì)算沉降速度。

3 計(jì)算結(jié)果

我們先看一下軟件的摩擦速度u*計(jì)算結(jié)果（基于壁面面積加強(qiáng)平均）為0.138m/s，與參考文獻(xiàn)[8]的結(jié)果0.16m/s偏差15.9%。

管道底面、側(cè)面和頂面的無量綱沉降速度和無量綱松弛時(shí)間的變化規(guī)律模擬值和參考文獻(xiàn)[8]實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如下，可以看出當(dāng)τ+很小時(shí)，計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值的偏差在幾個(gè)數(shù)量級(jí)，而當(dāng)τ+較大特別是大于1時(shí)，計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值的偏差小了很多。顆粒松弛時(shí)間反映了顆粒對(duì)氣流變化的反應(yīng)快慢，松弛時(shí)間越小，顆粒越容易被氣流拖拽，此時(shí)湍流計(jì)算的準(zhǔn)確性會(huì)顯著影響粒子運(yùn)動(dòng)計(jì)算結(jié)果；松弛時(shí)間越大，顆粒運(yùn)動(dòng)越不容易受氣流影響，重力起到重要作用，此時(shí)顆粒運(yùn)動(dòng)計(jì)算的準(zhǔn)確性受湍流計(jì)算準(zhǔn)確性影響較小。

參考文獻(xiàn)

[1] 張金萍,李安桂. 方形通風(fēng)管道中粒子沉積的拉格朗日模擬.

[2] 李智,等. 風(fēng)閥開度對(duì)粒子沉積影響效果的數(shù)值模擬.

[3] 魏苗苗,等. 管壁帶凸肋板和凹槽的通風(fēng)管內(nèi)顆粒沉降研究.

[4] M.C. Paz, et al. Computational model for particle deposition in turbulent gas flows for CFD codes.

[5] Ramin Dabirian, et al. Numerical simulation and modeling of critical sand-deposition velocity for solid/liquid flow.

[6] 張若愚. 通風(fēng)空調(diào)管道中顆粒物的運(yùn)動(dòng)及沉降規(guī)律研究.

[7] Mark R. Sippola, et al. Experiments Measuring Particle Deposition from Fully Developed Turbulent Flow in Ventilation Ducts

[8] Mark R. Sippola. Particle deposition in ventilation ducts.

本站僅提供存儲(chǔ)服務(wù)，所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布，如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請(qǐng)點(diǎn)擊舉報(bào)。

打開APP，閱讀全文并永久保存查看更多類似文章

模擬流體中的粒子時(shí)應(yīng)該使用哪種公式？

解密PM2.5：京津冀硫沉降量達(dá)每公頃每年80公斤

水產(chǎn)養(yǎng)殖中，溶解固體和懸浮固體之間，到底有什么秘密？今天就跟你解密！

用Python粒度分析及其在沉積學(xué)中應(yīng)用研究

管道輸煤工程中煤漿沉降特性的應(yīng)用分析

為什么廢水中的膠體顆粒不易自然沉降?

更多類似文章 >>

中文字幕理论片,69视频免费在线观看,亚洲成人app,国产1级毛片,刘涛最大尺度戏视频,欧美亚洲美女视频,2021韩国美女仙女屋vip视频