STAR-CCM+ 案例：多项流之鼓泡塔

1、问题描述

本案例演示如何在 STAR-CCM+ 中设置欧拉多相湍流，本模拟对鼓泡流塔建模，其中涉及通过竖直塔泵入的气相和水相。几何如下图所示建模模型如下：

2、STAR-CCM+设置

不仅要考虑湍流连续相，而且还要考虑连续相中的气泡，因此需要使用欧拉多相流。

（1）选择物理模型；流体是湍流且不可以压缩。使用欧拉多相流。物理模型的选择如下：

（2）创建相并选择相模型；在离散二相流体中，相间力的强度以及热和质量传递的量是气泡尺寸的函数。由于气泡的聚结和破碎，气泡尺寸可能不断变化。在STAR-CCM+ 中，使用动量的SGamma方法来研究离散的二相流中的颗粒尺寸分布。

•对于破碎，S-Gamma 模型考虑的是液滴上的破裂力（由于剪切和湍流）和恢复力（由于表面张力）之间的平衡。

•对于聚结，S-Gamma 模型考虑的是液滴碰撞的可能性、两个碰撞液滴的接触时间以及液滴之间的液膜的析液时间。

右键单击Models > Eulerian Multiphase > EulerianPhases选项，选择新建一个相，重命名为water，并为water相选择相应的物理模型，同样的方法创建air相，并选择相应的物理模型，在air相选择S-Gamma模型，air和water的物理模型如下：

（3）定义相间的相互作用；使用多相交互作用模型可定义水相和气相之间的相互作用。右键单击Models >Multiphase Interaction > Phase Interactions，选择新建一个相间相互作用，并将其命名为Water-Air，为Water-Air选择物理模型：

定义相间相互作用属性，把水相定义为连续相，把空气定义为离散相，把曳力系数方法设置为Tomiyama，相互作用长度尺度设置为0.003m，升力系数的值设置为-0.05。

（4）定义初始条件和基准值；点击Continua > Physics 1 > Models >Eulerian Multiphase > Eulerian Phases，设置以下属性：

（5）设置边界条件；点击Regions > Default_Fluid > Boundaries >Inlet > Phase Conditions节点，把Water > Physics Conditions> Turbulence Specification方法设置为Intensity + LengthScale；，点击Regions >Default_Fluid > Boundaries > Inlet > Phase Conditions，设置以下属性：

（6）设置停止参数；在求解器节点，把属性设置如下：

（7）由于本案例是稳态模拟，最大迭代次数设置为1000。

（8）运行模拟；计算结果如下：

相互作用面积密度计算与实验结果对比

Sauter 平均直径计算与实验结果对比

文章来源：有限猿仿真