教你使用CFX模拟气泡在矩形鼓泡塔中的扩散运动
本文摘要（由AI生成）：
本文主要介绍了PKPM-PC装配式建筑设计软件，该软件包含了结构分析和精细化设计两部分内容，其中精细化设计包括预制构件库的建立、三维拆分与预拼装、碰撞检查、预制率统计、构件加工详图、材料统计、BIM数据接力到生产加工设备等。PKPM-PC为广大设计单位设计装配式建筑提供简便的设计工具，提高设计效率，减少设计错误，推动住宅产业化的进程。
本案例模拟气泡在矩形鼓泡塔中的扩散运动。
1 案例描述
气体从底部进入鼓泡塔内，以气泡形式在容器内运动，如下图所示。
本案例所研究的鼓泡塔为矩形，其高度1 m，宽度0.1 m，厚度0.02 m。空气入口位于底部，其宽度0.02 m，长度0.01 m，如下图所示。
2 CFX设置
2.1 启动CFX导入计算网格
从开始菜单启动CFX 2019，设置工作路径，点击按钮CFX-Pre进入CFX
选择菜单File → New Case打开新建对话框
选择仿真类型为General，点击OK按钮新建仿真
鼠标右键选择模型树节点Mesh，选择弹出菜单项Import Mesh → Fluent Mesh
如下图所示，在弹出的对话框中设置文件类型为ICEM CFD，选择并打开计算网格文件rectangularcolumn.msh
导入的计算区域如下图所示。
2.2 设置计算区域
鼠标右键选择模型树节点Default Domain，点击弹出菜单项Edit打开设置面板
进入Basic标签页，删除默认材料Fluid 1，如下图所示
添加材料water，如下图所示
如下图所示设置，添加材料water，设置其为Continuous Fluid
如下图所示添加材料air，并设置其为Dispersed Fluid，设定其直径为0.003 m
如下图所示设置重力加速度为(0 -9.81 0)，设置参考密度为997 kg/m3，设置参考压力坐标为（0 1 0）
注：与Fluent不同，CFX将参考密度设为重相的密度。
进入Fluid models面板，保持默认设置
进入Fluid Specific Models标签页，选中列表项air，设置浮力模型为Density Difference，设置湍流为Dispersed Phase Zero Equation
选中列表项water，设置浮力模型为Density Difference，设置湍流为Shear Stress Transport
进入Fluid Pair Models标签页，如下图所示，激活选项Surface Tension Coefficient，设置Surf. Tension Coeff.为0.072 N/m，其他参数如下图所示设置
2.3 指定边界条件
1、inlet
新建边界inlet，如下图所示设置类型为Inlet，选择Location为INLET
进入Boundary Conditions标签页，设置Mass Flow Rate为0.01 [m/s]*0.002 [m^2]*1.185 [kg/m^3]
进入Fluid Values标签页，设置air体积分数为1
Fluid Values标签页，设置water体积分数为0
2、Outlet
定义边界outlet，如下图所示设置类型为Opening，选择Location为OUTLET
进入Boundary Details，设置Relative Pressure为0 Pa
进入Fluid Values标签页，设置air体积分数为1
Fluid Values标签页，设置water体积分数为0
3、Default Domain Default
鼠标双击模型树节点Default Domain Default，弹出设置面板中如下图所示，进入Boundary Details标签页，指定Mass And Momentum为Fluid Dependent
进入Fluid Values标签页，选中列表项air，设置Mass And Momentum为Free Slip Wall
选中列表项water，设置Mass And Momentum为No Slip Wall
2.4 初始条件
点击工具栏按钮Global Initialization进入初始化设置面板
进入Global Settings标签页，如下图所示设置Relative Pressure为(1.185-997)[kg/m^3] *g* (1.0 [m] - y)* if( y > 0.9 [m],1.0,0.0)
进入Fluid Settings标签页，选中列表项air，如下图所示设置Volume Fraction为 if(y > 0.90 [m], 1.0, 0.0)
选中列表项water，如下图所示设置Volume Fraction为1.0 - if(y > 0.90 [m], 1.0, 0.0)
2.5 设置求解参数
鼠标点击工具栏按钮Solver Control进入求解参数设置面板
如下图所示设置求解参数
2.6 启动计算
点击工具栏按钮Define Run弹出设置对话框
如下图所示设置参数，点击按钮Start Run开始计算
3 计算结果
查看空气体积分数分布，如下图所示。
模型文件在此：
下载链接：见附件
