搅拌槽内多层组合桨流场的分离涡模拟(9)
搅拌槽的液面认为是平面，搅拌槽壁面、挡板、搅拌桨的壁面定义为Wall，静子与转子的交界面定义为interface，转子区域的流体的转速与搅拌桨的旋转速度相同，搅拌桨的壁面定义为Moving wall，Rotational,相对于转子区域的流体无滑动。
2.1.2 模拟方法
使用3D单精度对搅拌槽内的流动进行计算。
先用稳态方法进行初步收敛，选用“steady”型求解器，求解模型使用标准
图2-2 搅拌槽内区域划分 图2-3 搅拌槽内网格划分
模型，对转子区域使用MRF（多重参考系）法，其余的均采用默认的格式进行求解，等到计算结果初步收敛后（残差为10-3），改用非稳态方法进行求解，选用DES模型，对转子区域采用滑移网格法（SM），收敛的残差均设为10-4。搅拌桨转过一圈的时间为 s，进行非稳态迭代时采用的时间步长为0.0001s，每个步长设定的迭代次数为40次，一圈分成2222步进行迭代。
2.1.3 模拟结果
待计算结果收敛后，再迭代2222步，之后每隔370步（相当于转过60°）进行存档，共存6次。
图2-4 与实验值进行比较的区域
对搅拌槽内的四个不同高度、由轴心辐向壁面的四条线上的径向、切向、轴向速度以及湍动动能与文献[23]中的数据进行比较，比较的位置如图2-4所示。将不同位置的实验值、标准 模型和DES模拟结果进行比较，结果如图2-5至2-8所示，其中槽径用R无因次化，速度项用叶端速度 无因次化，动能项用 无因次化。
从图中可以看出，在径向和切向速度的模拟方面，DES模型要比标准 模型更加精确，通过图2-5(c)、图2-6(a)、图2-6(c)、图2-7(a)可以明显发现DES模型能够捕捉到标准 模型所无法捕捉的流动特性，在轴向速度的预测方面，标准 模型与DES模型均与实验值吻合得较好，在湍动动能预测方面，标准 模型的预测值明显偏低，而相较之下DES的值与实验值更为贴近。在搅拌桨上方的流场的速度分布预测方面，标准 模型和DES模型均与实验值存在一定的误差，考虑到文献中的实验值是在一个敞口的搅拌槽内测得的，气液两相的界面处于波动状态，靠近液面的流动状态随之也会产生影响，而在模拟中，液面被定义为一个固定的面，即无法模拟真实的状态。此外，非稳态模拟的结果存在一定的波动，对于同一位置不同时刻的速度分布的预测值有时会存在较为明显的变化，鉴于时间关系，图中所给出的结果仅仅是6组数据的算术平均值，不可避免地存在误差。但是总的来说，DES模型对于径向桨所产生的流场的预测要明显优于标准 模型。
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