Fluent｜流化床

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了使用Fluent计算二维流化床的方法。首先，介绍了流化床压降预测的重要性，并指出了欧拉颗粒流模型在复杂相间动量传递建模中的作用。接着，详细描述了Fluent的设置过程，包括启动模式、网格读取、一般设置、模型设置、材料设置、相设置、边界条件设置、操作条件设置、区域设置、计算方法设置、控制设置、初始化计算、固相体积分数设置、动画设置、迭代计算等。最后，展示了计算结果，包括颗粒相体积分数分布。

本案例利用Fluent计算二维流化床。

均匀流化床压降的预测一直是过程工业中备受关注的问题。ANSYS Fluent中的欧拉颗粒流模型为研究复杂相间动量传递提供了重要的建模工具。尽管相关物理进行了严格的数学建模，但模型中所使用的阻力定律在本质上仍然是半经验的。因此，正确地预测颗粒由于界面阻力和体积力之间的平衡而处于悬浮状态的初始或最小流化条件是至关重要的。

1 问题描述

案例模型为一个1m x 0.15m的流化床，底部空气速度为0.25 m/s，顶部为出口。床内填充了体积分数为0.55的颗粒状固体(接近填料)。

2 Fluent设置

• 以2D、Double Precision模式启动Fluent

• 读取网格bp.msh.gz

2.1 General设置

• 激活选项Transient采用瞬态计算

• 激活选项Gravity，设置重力加速度为Y方向-9.81 m/s2

2.2 Models设置

• 激活选项Eulerian，采用欧拉多相流

2.3 Materials设置

• 修改材料air的密度为1.2 kg/m3

• 修改粘度为1.8e-5 kg/m-s

• 新建材料Solid，设置其密度为2600 kg/m3

注：新建的材料solid为流体类型，其粘度在计算中不起作用

2.4 定义相

• 设置air为主相

注：通常将连续相设置为主相

• 设置solid为次相，激活选项Granular，设置其直接为0.0003 m，设置Granular Viscosity为syamlal-orbrien，其他参数保持默认设置

• 定义相间阻力模型为Gidaspow模型，如下图所示

2.5 边界条件设置

• 设置入口气相速度为0.25 m/s

• 设置入口固相体积分数为0

2.6 操作条件设置

• 打开操作条件设置对话框，激活选项Specified Operating Density，设置操作密度为1.2 kg/m3

2.7 标记区域

• 如下图所示新建Region

• 设置区域范围，如下图所示

2.8 Methods设置

• 设置计算方法，如下图所示

2.9 Controls设置

• 设置亚松弛因子，如下图所示

2.10 初始化计算

• 初始化计算

• patch标记区域的固相体积分数为0.55，如下图所示

2.11 设置动画

• 设置自动保存参数，如图所示

• 设置查看固相体积分数云图

• 创建动画，如图所示设置

2.12 迭代计算

• 设置迭代参数进行计算

3 计算结果

• 颗粒相体积分数分布如图所示