CFD Module
Interfaccia Euler-Euler Model, Turbulent Flow
Una nuova interfaccia per il flusso bifase disperso turbolento è stata introdotta con la versione 5.1. L'interfaccia Euler-Euler, Turbulent Flow può gestire grandi rapporti fra il tempo di rilassamento delle particelle e le scale temporali della portata media. Ciò significa che le particelle nella fase dispersa non devono essere in equilibrio locale di forza con la fase continua. Un vantaggio del Euler-Euler two-phase flow è che può anche gestire grandi differenze nella densità fra le fasi dispersa e continua, ad esempio nel caso di particelle solide disperse in aria.
La turbolenza in questa interfaccia è modellata sulla base del modello di turbolenza k-ε standard, comprendente vincoli di realizzabilità. L'interfaccia include anche l'opzione di risolvere una serie di equazioni k-ε per la miscela (Turbolenza bifase impostata su miscela) o per risolvere due serie di equazioni k-ε, uno per ogni fase (Turbolenza bifase impostata sulla fase specifica). Come impostazione predefinita, viene applicata la prima.
Immagine della simulazione di un reattore a colonna utilizzando l'interfaccia Euler-Euler, Turbulent Flow. Sono visualizzate la fase dispersa (contour), la velocità della fase continua (frecce) e l'energia cinetica turbolenta della miscela (slice).
Immagine della simulazione di un reattore a colonna utilizzando l'interfaccia Euler-Euler, Turbulent Flow. Sono visualizzate la fase dispersa (contour), la velocità della fase continua (frecce) e l'energia cinetica turbolenta della miscela (slice).
Flusso in mezzo poroso e flusso turbolento accoppiati
Le interfacce Single-Phase Flow possono essere utilizzate per modellare il flusso turbolento in un mezzo libero, accoppiato ad un mezzo poroso. È possibile attivare questa funzionalità aggiungendo un nodo di dominio Fluid and Matrix Properties, per i modelli algebrici di turbolenza yPlus o L-VEL. Questi modelli di turbolenza sono disponibili soltanto nel CFD Module e nell' Heat Transfer Module, ma è comunque possibile accoppiarli alle interfacce Porous Media Flow disponibili in altri moduli.
È possibile iniziare con un'interfaccia Porous Media Flow e aggiungere un dominio di flusso libero oppure iniziare con un'interfaccia Flusso libero e aggiungervi un dominio poroso. La checkbox 'Enable porous media domains' aggiunge la funzionalità Fluid and Matrix Properties. Le equazioni di Brinkman sono risolte nei domini porosi e le equazioni di RANS sono risolte nei domini di flusso libero.
Infine, le capacità di modellazione sono state estese con la possibilità di aggiungere il termine di Forchheimer alle equazioni per il flusso in mezzi porosi. Ciò consente di descrivere alte velocità interstiziali (cioè, le alte velocità nei pori).
Questa figura mostra un filtro poroso, il più lontano da voi, supportato da una piastra forata solida. Un flusso viene pompato attraverso il filtro, dove l'effetto del filtro poroso e dei fori nella piastra di supporto sul flusso turbolento vengono presi automaticamente in considerazione nell'interfaccia.
Questa figura mostra un filtro poroso, il più lontano da voi, supportato da una piastra forata solida. Un flusso viene pompato attraverso il filtro, dove l'effetto del filtro poroso e dei fori nella piastra di supporto sul flusso turbolento vengono presi automaticamente in considerazione nell'interfaccia.
Pressione capillare nell'interfaccia Two-Phase Darcy's Law
Uno dei termini importanti nel flusso bifase in mezzi porosi è la pressione capillare, ossia una forza mediata necessaria per spostare l'interfaccia che separa i due fluidi attraverso il dominio poroso. La forza agisce contro la tensione superficiale tra le due fasi. La pressione capillare è ora disponibile come opzione per la funzionalità Capillary Model nell'interfaccia Two-Phase Darcy's Law. I modelli disponibili di pressione capillare sono: van Genuchten, Brooks e Corey; si possono anche definire modelli personalizzati.
Flusso bifase in un filtro poroso posto tra due piastre forate. La scala di colore mostra la saturazione di acqua mentre le streamline rappresentano il flusso totale della miscela.
Flusso bifase in un filtro poroso posto tra due piastre forate. La scala di colore mostra la saturazione di acqua mentre le streamline rappresentano il flusso totale della miscela.
Nuove funzionalità di Inlet e Outlet per le interfacce Mixture Model e Bubbly Flow.
Per la funzionalità Inlet/Outlet nell'interfaccia Mixture Model, quando la condizione al contorno di Mixture è impostata su Velocity, è ora disponibile l'opzione Normal inflow/outflow velocity in aggiunta all'opzione Velocity Field.
Le nuove condizioni al contorno assicurano una stabilità migliore nella soluzione del modello di benchmark di un reattore di tipo airlift loop.
Le nuove condizioni al contorno assicurano una stabilità migliore nella soluzione del modello di benchmark di un reattore di tipo airlift loop.
Condizione di pressione
Le funzionalità Inlet per le interfacce Bubbly Flow e Mixture Model sono state aggiornate con una nuova condizione di pressione comprendente l'opzione Suppress backflow e la scelta di Normal flow o User defined Flow direction. La nuova condizione di pressione imposta lo sforzo normale al contorno, in modo più robusto rispetto alla precedente condizione Pressure/No viscous stress condition.
Condizione Suppress Backflow con condizione esterna fase dispersa/gas
Le interfacce Mixture Model e Bubbly Flow sono state aggiornate con una nuova condizione di pressione in uscita, che include le opzioni Suppress backflow e Normal flow. In alcuni casi (anche quando è selezionata l'opzione Suppress backflow), non è possibile evitare il riflusso sull'intero contorno. Per questo motivo, sono state fornite condizioni di Outlet con una sezione Condizioni fase dispersa/gas esterne che comprende un campo di ingresso per la frazione di volume della fase dispersa/la densità efficace del gas e opzioni per specificare la densità di numero. Una formulazione discontinua di Galerkin viene applicata alla condizione al contorno Fase dispersa/gas per passare da una condizione di uscita Fase dispersa/gas a una condizione di concentrazione Fase dispersa/gas sulle parti dell'uscita soggette a riflusso.
Un esempio di una miscela che ristagna laddove la frazione di volume di fase dispersa esterna è stata impostata a zero.
Un esempio di una miscela che ristagna laddove la frazione di volume di fase dispersa esterna è stata impostata a zero.
Perforazioni per Thin-Film Flow
La nuova funzionalità Perforations è disponibile per lo smorzamento nel Thin-Film Flow, che consente di modellare un flusso a film sottile in strutture perforate. La funzionalità Perforations agisce come uno sfiato di gas proporzionale alla pressione ambientale e alla differenza di pressione con la pressione ambiente sull'altro lato della superficie forata. La costante di proporzionalità è detta Ammettenza di perforazione (Y) e può essere definita direttamente o determinata dal modello di Bao.
Out-of-Plane Motion per la condizione al contorno Border Flow
Una nuova opzione è disponibile per la condizione al contorno Border flow per il flusso in un film sottile. Selezionando Out-of-plane motion per il tipo di Border flow si calcola il gradiente di pressione al contorno sulla base del modello di Gallis e Torczynski. Questo modello si è dimostrato concorde con le dettagliate simulazioni CFD e Monte Carlo che modellano sia il dominio di flusso in un film sottile sia il gas circostante. Il modello si applica ai flussi rarefatti e non rarefatti fino a numeri di Knudsen circa pari a uno.
Pseudo Time-Stepping per il modello Euler-Euler
Le interfacce Euler-Euler Model supportano ora lo pseudo time-stepping che agevola la soluzione di modelli stazionari, soprattutto per quanto concerne il flusso turbolento. Queste impostazioni si trovano nella sezione Advanced Settings a livello di interfaccia.
Infinite Element Domains nell'interfaccia Darcy's Law
L'interfaccia Darcy's Law supporta ora gli infinite element domains e calcoli più avanzati dei flussi al contorno.