Fluent验证案例42：液体混合

本案例利用Fluent计算两种不同密度介质（清水与盐水）的湍流混合问题。

1 问题描述

计算模型如图所示。

计算参数如表所示。

案例采用稳态计算，利用k-epsilon湍流模型，考虑浮力效应。

2 Fluent设置

2.1 General设置

• 双击模型树节点General，右侧面板激活选项Gravity，设置重力加速度为Y方向-9.81 m/s2

2.2 Models

• 双击模型树节点Models > Viscous，如下图所示，在弹出对话框中选择Standard k-epsilon湍流模型，选择Enhance Wall Treatment，激活选项Full Buoyancy Effects

• 鼠标双击模型树节点Models > Species Models，如下图所示，弹出对话框中激活选项Species Transport，其他参数保持默认设置

注：两种能以任意比例互溶的介质混合问题，需要采用组分输运模型，不能使用多相流模型。

2.3 Materials

• 新建材料water-liquid，参数如下图所示

• 新建菜单water-s，如下图所示设置材料参数

• 鼠标双击模型树节点Materials > Mixture > Mixture-template，弹出材料参数设置对话框，如下图所示设置粘度与质量扩散系数

• 点击Edit…按钮，弹出对话框中添加材料h2o(l)及h2o-s，如下图所示

2.4 Boundary Conditions

• 双击模型树节点Boundary Conditions > inlet-1，弹出对话框中设置Velocity Magnitude为0.32 m/s

• 切换至Species标签页，设置h2o\的质量分数为0

注：设置h2o\为0，表示该入口进入的全为h2o-s

• 双击模型树节点Boundary Conditions > inlet-2，弹出对话框中设置Velocity Magnitude为0.52 m/s

• 切换至Species标签页，设置h2o\的质量分数为1

• 双击模型树节点Boundary Conditions > outlet，弹出对话框中如下图所示设置参数

• 切换至Species标签页，设置h2o\的质量分数为0

• 双击模型树节点Boundary Conditions > slip，如下图所示设置该壁面为滑移壁面

2.5 Methods

• 双击模型树节点Methods，弹出对话框保持默认设置，如下图所示

2.6 Controls

• 双击模型树节点Controls，右侧面板设置亚松弛因子，如下图所示

2.7 Initialization

• 右键选择模型树节点Initialization，点击弹出菜单项Initialize进行初始化

2.8 Run Calculation

• 双击模型树节点Run Calculation，右侧面板中设置Number of Iterations为10000，点击按钮Calculate开始计算

3 计算结果

• 清水质量分数

• 创建x=10 m的等值面

• 提取x=10m位置盐水质量分数分布，并与实验数据比较

• 与实验值比较结果如图所示

实验数据来自文献：

[1]R.E. Uittenbogaard. “Stably Stratified Mixing Layer”. Data Report for the 14th meeting of the IAHR Working Group on Refined Flow Modeling. 1989. 
[2]R.E. Uittenbogaard. “The Importance of Internal Waves for Mixing in a Stratified Estaurine Tidal Flow”. Manuscript, Delft University of Technology, 1995.

相关文件：

https://pan.baidu.com/s/10NK0CdIhsrfJ_IuIt2WNnQ

密码：k3n4