Fluent｜鼓泡塔

本案例利用Fluent求解鼓泡塔内气泡运动。 

案例内容包括：

• 设置瞬态鼓泡塔计算

• 使用欧拉多相流模型

• 使用合适的求解参数

1 问题描述

本案例模拟一个三维的鼓泡塔。计算模型如图所示。

表观速度0.01 m/s的空气通过塔底空气入口进入计算区域，本案例没有对塔底空气入口细节进行建模，将其简化为为一个面积为2e-4米的均匀入口。气泡的平均直径为3毫米。塔内液体为水，出口采用degassing边界条件。

2 Fluent设置

• 以3D、Double Precision模式启动Fluent

• 读取计算网格bub-col.msh.gz

计算网格如下图所示。

2.1 General设置

• 激活Transient采用瞬态计算

• 选择Operating Conditions…按钮打开操作条件设置对话框

• 如下图所示设置重力加速度及操作密度

2.2 Models设置

• 激活使用Eulerian多相流模型

• 激活SST k-omega湍流模型，如下图所示

2.3 Materials设置

• 添加材料water-liquid

2.4 设置相

• 设置主相为水，如下图所示

• 设置次相为空气，如下图所示

• 设置相间作用，阻力模型选用universal-drag

• 升力模型选择tomiyama

• 壁面润滑力模型选用antal-et-al

• 湍流分散力选用burns-et-al

• 弹出的模型参数设置对话框中设置模型常数为0.8，如下图所示

• 设置湍流相互作用为sato模型

• 设置表面张力系数为0.072 n/m

2.5 边界条件设置

1、inlet设置

• 设置入口速度方向为Normal to Boundary，如下图所示

• 设置入口water相质量流量为0 kg/s，如下图所示

• 设置入口air相质量流量为2.37e-5 kg/s，如下图所示

2、outlet设置

• 如下图所示设置出口边界类型为degassing

2.6 Methods设置

• 如下图所示设置求解算法

2.7 监测体积分数

• 设置监测计算域内的平均持气率

2.8 初始化计算

• 如下图所示进行初始化计算

2.9 创建动画

• 创建z=0.01 m的等值面

• 设置显示计算边界

• 创建第二个边界面显示

-

• 创建Scene，如下图所示设置

• 设置自动保存

• 设置动画定义

2.10 开始计算

• 如下图所示设置计算参数并迭代计算

3 计算结果

• 10s时刻空气体积分数

• 监测动画如下图所示