[發明專利]一種基于FLUENT的旋轉填料床流場分析方法

在審

• 申請號: 202210553752.5
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114912383A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 張明揚;周爽;胡偉
• 申請（專利權）人: 張明揚
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/23;G06F30/17;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于FLUENT的旋轉填料床流場分析方法，包括以下步驟：S1：根據填料床工作過程確定控制方程；S2：建立填料床模型，利用ICEM軟件進行建模，選取網格類型劃分網格，設置邊界條件，輸出case文件；S3：打開FLUENT軟件，將case文件導入到FLUENT軟件中；S4：檢測網格并設定網格單位；S5：選擇求解器和求解方法；S6：選擇正確的湍流模型，設置氣相和顆粒材料的物理性質；S7：邊界初始化并設置迭代參數，進行計算；S8：氣相收斂后加入離散相顆粒；S9：選定設置離散相的初始條件，開始求解；S10：查看殘差圖，速度和壓力圖；本發明利用FLUENT仿真軟件分析了旋轉填料床內氣液分布狀況，對提高分離效率和裝置的工作穩定性提供了理論基礎。

技術領域

本發明涉及一種基于FLUENT的旋轉填料床流場分析方法。

背景技術

近些年來，一種新型的傳質設備——旋轉填料床引起國內外研究者的廣泛關注，該裝置是利用超重力場來強化傳質及微混合過程。實驗研究及工業應用數據表明，旋轉填料床的傳質效率比傳統塔設備高1～3個數量級，具有設備體積小、操作靈活等優勢，可廣泛應用于石油、化工、制藥等工業領域的精餾、吸收、解吸及納米材料的制備等方面。

目前關于旋轉填料床的研究主要集中在其工業應用，基礎性研究相對匱乏，這嚴重制約了旋轉填料床的發展空間。這是由于旋轉填料床內填料結構精細，且伴隨有高速的旋轉場，其流場分布與傳統的填料塔相比更加復雜，有很強的不均勻性，而目前通過實驗手段只能宏觀地觀察流場分布，無法深入研究。不可否認對旋轉填料床的流場做定量的細節研究是促使其基礎理論進一步完善的必要步驟。FLUENT是目前國際上比較流行的商用軟件，凡是和流體、熱傳遞和化學反應等有關的工業均可使用。它具有豐富的物理模型、先進的數值方法和強大的前后處理功能。為了能代替目前尚不完善的實驗手段并對旋轉填料床的流場等進行細節的研究，一種基于FLUENT的旋轉填料床流場分析方法有待研究。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種基于FLUENT的流場模擬方法。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種基于FLUENT的旋轉填料床流場分析方法，包括以下步驟：

S1，根據填料床工作過程中的氣液流動規律確定控制方程；

S2，建立填料床模型，利用ICEM軟件進行建模，選取網格類型劃分網格，設置邊界條件，輸出case文件；

S3，打開FLUENT軟件，將case文件導入到FLUENT軟件中；

S4，檢測網格，檢查劃分的網格是否正確并設定網格單位；

S5，選擇求解器和求解方法，加載湍流能量模型；

S6，選擇正確的湍流模型，設置氣相和材料顆粒的物理性質；

S7，邊界初始化并設置迭代參數，利用FLUENT求解器進行計算；

S8，氣相收斂后加入離散相顆粒，離散相顆粒主要指液態水，選用uniform的尺寸分布，指定顆粒參數，選擇射流類型；

S9，選定設置離散相的初始條件Reset DPM Sources，開始迭代求解；

S10，計算收斂后，查看殘差圖，速度和壓力圖。

進一步的，S1中，控制方程具體包括：

質量守恒方程(連續性方程)：

γ動量方程：

θ動量方程：