ANSYS Fluent风沙两相流模拟的相关问题



  • 现在正在做风沙两相流的数值模拟,遇到了一些问题想请教一下前辈们。

    1. 参数设置
      当前国内使用fluent对风沙两相流进行数值模拟的文章,大多使用standard k-ε model、SIMPLEC算法、欧拉两相流方程进行模拟。目前我的理解来看,模拟的流程应该是:单相流使用simplec算法进行求解,收敛之后打开多相流模型,设置欧拉两相流相关参数继续模拟。想问问各位前辈,这样的算法是对的吗?有没有什么需要改进的地方?
      我自己现在使用的是realizable k-ε model、Phase Coupled SIMPLE、欧拉两相流方程进行模拟,直接完成所有的设置之后进行非定常两相流模拟,是不是应该先求解单相流然后再进行两相流求解?
      参数设置部分可能还有些不科学,不知前辈们有没有什么建议?
    2. 模型调整及网格划分
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      上图是计算模型,算的是一种挡沙墙周围的流场分布,三维计算模型长184 m、宽5.4 m、高25 m,网格数目前是599W,平均扭曲度0.22,由于计算机限制目前网格只能这么大,后期考虑细化网格上超算。
    3. 模拟结果
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      这是目前得到的速度分布图,但是第二相物质和第一相物质速度基本没有什么差别,故而我觉得我的模拟可能还是存在一定的问题。
    4. 湍流统计
    • 涡量大小
      $\frac{\partial \omega}{\partial t}+\boldsymbol{U} \cdot \nabla \omega=\omega \cdot \nabla \boldsymbol{U}-\boldsymbol{\omega}(\nabla \cdot \boldsymbol{U})+\frac{\nabla \rho \times \nabla p}{\rho^{2}}+\nabla \times \boldsymbol{f}$

    • 湍流强度(这个公式我不太确定有没有完全写对)
      \begin{equation}
      I=\frac{\sqrt{\overline{u^{\prime2}}+\overline{v^{\prime2}}+\overline{w^{\prime2}}}}{U}=0.16 \times \mathrm{Re}^{-\frac{1}{8}}
      \end{equation}

    • 防护效益
      使用防风效能衡量其防护效益

    • 以上是目前使用的一些数据分析的方法,考虑使用频谱分析来看看怎么说,系综平均也想请教一下。

    1. further research
      之后考虑模拟沙相物质的沉积,想问问照目前的参数设置能不能模拟出沉积的过程。
      有人让我用DPM但是我不知道DPM模拟准不准,现在在看EDEM,想试试EDEM可不可以。
      这一部分了解的还很少,还希望大家能给我解答一下,谢谢!


  • @veenANSYS Fluent风沙两相流模拟的相关问题 中说:

    当前国内使用fluent对风沙两相流进行数值模拟的文章,大多使用standard k-ε model、SIMPLEC算法、欧拉两相流方程进行模拟。目前我的理解来看,模拟的流程应该是:单相流使用simplec算法进行求解,收敛之后打开多相流模型,设置欧拉两相流相关参数继续模拟。想问问各位前辈,这样的算法是对的吗?有没有什么需要改进的地方?

    这是从求解效率角度来考虑的,可以这么做。单相流收敛比较快,然后加多相流。有一些改进的地方但是也不足以达到在SCI里面强调。

    之后考虑模拟沙相物质的沉积,想问问照目前的参数设置能不能模拟出沉积的过程。

    有人让我用DPM但是我不知道DPM模拟准不准,现在在看EDEM,想试试EDEM可不可以。

    这一部分了解的还很少,还希望大家能给我解答一下,谢谢!

    不太清楚你们那面真实的情况。从模型角度考虑,EDEM比较贵,DPM便宜的多。直接感觉用DPM足够了,甚至双欧拉都足够了。因为你的模拟很宏观。如果你需要考虑沙子之间的碰撞之类,可能要EDEM。



  • 好的,谢谢东岳老师!

    也就是双欧拉是可以模拟出沉积的效果。那么湍流模型用SST k-Omega会不会更贴合实际工况一些?
    之前我们组没做数值模拟,兰大和北交基本都是用双欧拉,国内这一块好像没看到过有人用EDEM。现在研究的比较宏观,之后想做做微观和理论部分。



  • 双欧拉可以,

    EDEM或者DPM、MPPIC对于你来说都太贵了,做微观估计可以研究挡沙墙后面2米内的效果,

    有相关SCI没?

    那么湍流模型用SST k-Omega会不会更贴合实际工况一些?

    这不好说。但感觉你这个对湍流会比较敏感,因为你研究的是壁面行为



  • Effectiveness of hole plate-type sand barriers in reducing aeolian sediment flux: Evaluation of effect of hole size这篇和我做的比较相似

    Aerodynamics and morphodynamics of sand fences: A review这是相关领域的一篇综述

    目前这一领域的数值模拟SCI文章,我看着还是挺少的,主要集中在Aeolian Research、Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics这类期刊上。10年前主要做风洞模拟实验,8~9年前有人开始做数值模拟,国内大多数都还停留在二维的模拟上,工程上的东西对于基础理论还是涉及的较少,很少有人阐述它的运动机理。使用的湍流统计方法也比较少,大多都是防风效能、涡量、湍流强度,我还想做做时间序列上的东西,这样应该能发个不错的SCI。

    研究微观应该就只能研究小尺度了,墙后2 m应该可以模拟出墙后比较复杂的流动来。之后要是涉及到调整模型,应该会考虑用OpenFoam来做。



  • 大多都是防风效能、涡量、湍流强度,我还想做做时间序列上的东西,这样应该能发个不错的SCI。

    我看了一下,确实非常偏工程。往底层搞一搞,肯定能搞个1 2区。Chen et al. 2019那篇文章挺有意思,可以用OpenFOAM算一算。文中用的欧拉欧拉模型,我觉得用mixture模型也能算。

    Chen et al. 2019是个好文,应该试试,做个算例分享给大家 :duang:



  • 谢谢东岳老师,Chen et al. 2019和我目前做的比较相似,不过我觉得他的网格还不是很细,我现在也已经有类似的结果了,网格还得调整调整,目前手上的东西准备先投个EI ,OpenFOAM暑假来上了您的课再继续学习,目前手上事情还比较多。
    (默默地点开算例支持的帖子,EI投出去了再把算例放上来:duang:



  • @veen 感谢分享!楼主好人 :xiexie:


  • Fluent教授

    @veen 你的尺度很大 这种属于一个地域级别的研究 在这种方式下 传统采用简单滑移模型 来处理颗粒项 你可以了解下 对应到fluent 根据我的经验 采用RSM+Mixture可能好点



  • @l-j刘侃 好的,谢谢刘老师!


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