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FLUENT模拟气泡的破碎与凝聚［本例来自于Fluent 13.0官方教程］FLUENT的附加模型population balance model可以用于计算气泡流的破碎及 汇聚本例使用欧拉多相流配合PBM模型模拟气泡在流动过程中的破碎及凝聚 现象1、模型描述计算域几何如图1所示采用如图所示的圆柱形容器气泡从底部inlet入 口进入，从outlet出口流出几何尺寸如图所示由于本例的轴对称特征，因此 采用轴对称模型注意：FLUENT的2D轴对称模型要求对称轴为x轴计算域 模型如图2所示Axis沿着x轴方向，后边的重力加速度即沿着x轴负方向 划分网格，生成msh文件图2计算域模型2、导入网格打开Fluent 14.0，读入上一步生成的msh文件Scale计算域，检查是否在 正确的尺寸上选择［Transient］模拟，设置重力方向x轴负方向，并且设置2D Space 为 Axisymmetric如图 3 所示GeneralMeshSc^le...CheckReport Quality |Display...Type0 Pressure-BasedDensity-BasedVelodty Forrnulatian3 AbsoluteRelativeTime2D SpaceSts 加 丫PlanarQ Transienta A xi symmetricAxisymmeti'ic SwirlSalver[Z GravityGravitational Accelerafian图3基本设置3、选择模型激活PBM模型需要通过TUI命令。

在TUI窗口中输入 define/models/addon-module，然后输入yes回车即可激活PBM模型多相流模型选择Eulerian模型，欧拉相数量为2如图4所示图4多相流模型湍流模型选择标准k-e模型，标准壁面函数湍流多相流模型采用mixture, 如图5所示图5湍流模型双击models中的population balance模型，选择discrete，进入图6所示对话 框，进行如图所示设置訂 Population Balance ModelMethodOffa DiscreteInhomag 亡 najus DiscretE Standard Morn亡nt Quadrature Moment DQMOMPhaseairBinsPhases[7 PhenomenaGrowtii Rate (m/s)ParamebersDennitiona Geom亡tricRnticiL0.52359SSFileLoad File...Print Eins620,001191TBinsQ.012Q0453In dude ExpansionRatio E?(pan亡nt Min Diarnet亡「 Mast Di目m亡t亡r^Nudeation Rate (/m3/'s)Q|V] Aggregatan Kernel (mJ/s)Edit...Edit...[Edit,,,団 Breakage KernelRamakriEhna a HagesatherQICCancelHelp图6 PBM设置具体含义可以参考fluent PBM手册，这里简要的说明一下。

Kv为增长因子，geometric ratio为几何对数方法，与后面的ratio exponent 相对应Bins为直径的数量，这里共有6组直径气泡，最小直径0.001191,最大直径是根据kv及ratio计算出来的勾选 aggregation kernel 及 breakage kernel，选择 aggregation kernel 方法为 luo-model，这时会弹出表面张力系数设置，输入0.07Frequency选择luo-model方法，同样设置表面张力系数0.07OK,模型设置到此结束4、材料及相设置添加材料water-liquid，材料属性保持默认设置water-liquid为主相,air为第二相第二相的diameter方法为sauter-mean 若设置相在设置PBM之前，则PBM会自动修改此项相间作用可以不用设置5、设置计算域设置operating conditions，设置参考密度为空气密度1.225，如图7所示Q Operating ConditionsGravityOperating Pressure (pas匚al) 1101325IPI画 GravityGravitational Acoe I erationReferen匚已 Pressure Leeation便何）2 fnn)Variable-Density Parameters匣 Specified Operating Density Operating Density (kq/m3)丫（rm阳刃Z [rm 店 4□KCancelHelpIN图 7 operating conditions 设置6、边界条件设置确保axis边界类型为axis。

所有的wall边界保持默认，即no slip壁面边界1）Velocity inlet 边界：设置mixture相：如图8所示，设置湍流参数图8入口 mixture相设置设置air相：设置momentum标签页下的速度为0.02m/s进入multiphase标签页，进行 如图9所示设置图9入口设置设置volume fraction为1，表示进入的全部为air设置bin-3-fraction为1,其他全部为0表示进入的气泡粒径为bin-32)设置 pressure outlet 边界 Mixture相：如图10进行设置图10出口边界Air 相：与入口 air相类似，只需要设置multiphase标签页，如图11所示设置backflow volume fraction 为 1, 设置 bin-3-fraction 为 1, 表示出 口全为 bin-3 粒径的 air图11出口设置7、求解控制Solution methods及solution controls并没有特殊要求，可以采用默认设置可以利用坐标创建点，利用Monitor检测指定粒径的气泡含量，如图12所 /示O图12监测本例检测点（1.5,0）位置的bin0,bin3,bin5体积分数。

用户可以自己定义监测位置及检测变量8、初始化设置湍动能0.1，湍流耗散率0.25， air bin-3-fraction为1，点击initialize进 行初始化同时还需要patch区域进入菜单【adapt】 ＞【Region…】，如图13所示对话框进行设置所标记的 区域位于（1.8,0）与（2,0.145,）之间即高度1.8m以上区域我们patch该区域 全为粒径bin3的气体Conirols...Options9 InsideOutsideShapesQ QuadO CirdeCylinderSelect Paints 副出 MouseAdaptMark Close图13区域标记点击patch按钮，进入如图14所示对话框图14 patch区域气泡粒径訂 Region Adaption图15 patch区域体积分数为气体9、求解计算设置 time step size 为 0.01s,设置 number of time steps 为 5000,同时设置 max iterations/Time step 为 100，如图 16 所示Run CalculationPreview Mesh Motion...Time Stepping MethodTime Step Sire (s)Fixed0.D1IEISettings ・“Number af Time Steps5000EstrapolatE VariablESData Sampling fcr Tinri亡 Statistics 刃 rnpling Inter 曰 IOptionsEr 叵 |SanplingOptions,Time Sarripled (5)Iterationsi'Tinne Step100Reporting Interval—IZIIZIProfile Update IntervalData File Quantiti亡乳.，Acousti匚 Signals...Calculate图16求解计算10、计算后处理可以观察气泡粒径分布云图等，如图17所示为气泡粒径分布。

9.606-037.26S-035.B6e-03.3.53e-031.66e-031.19e-032.13e-03图17粒径分布云图1.056-021.01 £-029.13E-036.676-036.20E-037.736-036.80e-036.33e-03t5.40e-034.93e-034.46e-033.995-033.06e-035.59e-03Contours of DiamEter (air) (m) (Tim 巳二 4.9 百 Cl Cl 已十 CH) Aug 20, 2012AN5YS FLUENT 14.0 [w. dp, pbns, eulerian, ske, transient)也可以查看整个计算域空间不同粒径气泡数量直方图分布OptionsAuto Flange Global RangeDivisionsHistog「pm ofProp ertie s...IQlAlZane TypesHi£aids4亡 xhaust-'fenfluidT"Axes..DiameterMin (m) Maz (m)|o,oom：i IIo.ouqszuqsCurves.ZonesHiGaxEfluid1—ilinletint_fluidpoutktwall -left1 *wall -top型 H istogramPrint Plat | [ Compute | 匚1曲 | | Help图18直方图设置Nui^berDensity(加3」Diameter (air) (m)Histogram of Diameter (air) (Time-4.9500e+01) Aug 20, 2012ANSYS'FLUENT 14.0 (axi, dp, p。