Fluent：颗粒冲蚀分析与应用

作者：CFD之道

本案例演示利用Fluent中的DPM模型计算矩形通道中的颗粒流动以及槽道受颗粒冲蚀情况。

注：本案例模型及数据来自STAR CCM+文档。

1 问题描述

标准压力（1 个大气压）下的空气以 10 m/s 的速度进入通道。流体在通过部分阻塞的 90 度弯管后，从竖直出口流出。空气中包含有均匀分布的固体颗粒，进气中的颗粒体积流量为 6.4516 x 10–7 m3 /s。颗粒属性如下：

• 密度：1200 kg/m3
• 直径：40微米
• 初始速度：(10, 0, 0) m/s

假定管道壁面绝热和无滑移条件。使用默认的 K-Epsilon 模型为湍流建模。忽略从壁面完全回弹的所有颗粒和重力影响。计算模型如图所示。

计算网格如下图所示。

2 Fluent设置

2.1 General设置

• 激活选项Gravity，设置重力加速度为Y轴-9.81 m/s2

2.2 Models设置

• 激活选用Realizable k-epsilon湍流模型

• 激活DPM模型，采用双向耦合

• 设置入射器，如下图所示

• 激活Discrete Random Walk Model，设置Number of Tires为10

2.3 Materials设置

• 修改材料anthracite密度为1200 kg/m3

2.4 边界条件设置

• 设置入口速度为10 m/s

2.5 初始化计算

• 进行初始化计算

2.6 迭代计算

• 设置迭代300次

3 DPM计算结果

• 颗粒轨迹分布如下图所示

• 速度分布如下图所示

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