Всем привет. Передо мной стоит задача по расчету оценки эффективности узла входа для сепарации газожидкостных потоков. Оценка состоит в отношении количества отделяемой жидкости от потока на входе на этом устройстве к общему количеству жидкости.
Соответственно вход и два выхода (верхний для газа, нижний для жидкости). Внутри расположена конструкция узла входа.
Нужно получить массовый расход жидкости на выходе газа. Массовая концентрация жидкости в смеси равна 6%.
Прогонял эту модель на чистом газе, результаты похожие на реальность. Теперь занимаюсь настройкой расчета для мультифазы.
И есть ряд вопросов.
Какую же все таки модель выбрать для расчета, учитывая, что жидкость в расчетной области очень дифференцирована по размеру, на узле входа размер капель будет гораздо больше, чем в потоке уходящем с газом?
Какие граничные условия лучше задавать для такого случая? (Сейчас стоит массовый расход на входе и два абсолютных давления на выходе) Учитывая, что газ не должен попадать в выход для жидкости, как играться с давлениями на выходах, ставить давление на выходе газа меньше чем на выходе жидкости?
Возможно ли посчитать в стационарном расчете, при неявной постановке?
Здравствуйте, строго говоря, есть два пути решения этой задачи. Простой и сложный.
Самый простой - это решение однофазной задачи продувки воздухом с подключением модели DPM в стационарной постановке. То есть сначала вы запускате поток воздуха и сводите его в стационаре, а затем, вы назначаете на стенки условие trap и запускаете капли как частицы DPM (тоже стационарно). Возможно одностороннее и двусторонне взаимодействие капель и воздуха, а также моделирование турбулентной дисперсии капель.
Таким образом можно будет посчитать сепарацию капель. Вместо ГУ pressure outlet для воды внизу можно сделать стенку Wall и назначить ей условие DPM как escape или trap. Таким образом, капли будут покидать систему, а подсоса воздуха не будет! Метод прост и дёшев, а также позволяет задать на входе любое количество диаметров без существенного прироста вычислительных затрат.
Отбой капель об стенку можно смоделировать как условие reflect (отражение) или trap (капля прилипла к стенке и как бы за кулисами стекла вниз).
6% капель по массе - это где-то 0,006% по объёму, если это воздух-вода, так что модель DPM вполне применима. Крупные и средние капли выше 300 мкм упадут вниз, а те, что меньше, скорее, всего полетят с газом на выход.
Второй вариант - это решение задачи в полностью Эйлеровой постановке. Здесь нужно будет решать только в нестационарной постановке, а также продумать то, как задать различные размеры капель (каждому диаметру отдельная фаза, либо модель Population Balance), а также то, как капли воды будут стекать по стенкам и становиться сплошной фазой перед их откачкой из системы по второму патрубку. Такой вариант очень затратный и достаточно трудно будет сделать так, чтобы воздух внизу не подсасывался с каплями. Также придётся пренебречь некоторыми размерами капель.
Я посчитал модель в неявной постановке FoV, сделал днище у сепаратора и штуцер вывода, а объем чуть выше штуцера жидкости задал как жидкость(вместо pressure outlet задал mass flow outlet), в итоге воздух не подсасывался и отвод жидкости был, в стационарной постановке задал условие сходимости по массовому расходу жидкости на выходе газа, также задавал поверхностное натяжение между фазами, но результаты сомнительные, почти вся жидкость (93-94% в зависимости от поверхностного натяжения и плотности) уходит в выход газа.
Но по сути это очень грубое допущение, так как капельки по стенке могут увлекаться потоком воздуха и подниматься по ней, я читал в хелпе про граничное условие на стенках wall-film, но у меня оно недоступно
Возникает проблема того, что весь проточный объем, кроме ячеек с жидкостью, заполнен газовой фазой, и в начале жидкая фаза начинает подсасываться вместе с газом к выходу газа
Как этого можно избежать?
Здравствуйте, не понимаю, о какой модели FoV идёт речь. Если это модель Volume of Fluid, то как тогда вы задёте распределение капель по диаметрам на входе?
Тут либо DPM, либо чистый эйлер, на мой взгляд. Wall Film у стенки - это уже на ваше усмотрение
Никак не задавал, почему чистый эйлер нужен, и почему важно распределение диаметра капель?
Вы ведь писали:
У вас всего один вход
В модели VOF можно задать на входе 100% одной или другой фазы как сплошную среду.
В модели эйлера можно задать объёмные доли фаз и распределение по диаметрам
Также можно посчитать сначала одну сплошную среду в однофазной постановке, а затем запустить DPM со входа с распределением по диаметрам
Попробовал посчитать в эйлеровой неявной постановке, в неявной чтобы шаг по времени побольше можно было поставить, но на 3 секунде, как раз когда фазы доходят до узла входа словил floating point,
настройки задавал следующие
Сейчас попробую еще раз в dpm посчитать
Привет! Написал тебе сообщение в лс по этому поводу.
Добавить комментарий