[发明专利]一种基于FLUENT的旋转填料床流场分析方法

说明书

本发明公开了一种基于FLUENT的旋转填料床流场分析方法，包括以下步骤：S1：根据填料床工作过程确定控制方程；S2：建立填料床模型，利用ICEM软件进行建模，选取网格类型划分网格，设置边界条件，输出case文件；S3：打开FLUENT软件，将case文件导入到FLUENT软件中；S4：检测网格并设定网格单位；S5：选择求解器和求解方法；S6：选择正确的湍流模型，设置气相和颗粒材料的物理性质；S7：边界初始化并设置迭代参数，进行计算；S8：气相收敛后加入离散相颗粒；S9：选定设置离散相的初始条件，开始求解；S10：查看残差图，速度和压力图；本发明利用FLUENT仿真软件分析了旋转填料床内气液分布状况，对提高分离效率和装置的工作稳定性提供了理论基础。

技术领域

本发明涉及一种基于FLUENT的旋转填料床流场分析方法。

背景技术

近些年来，一种新型的传质设备——旋转填料床引起国内外研究者的广泛关注，该装置是利用超重力场来强化传质及微混合过程。实验研究及工业应用数据表明，旋转填料床的传质效率比传统塔设备高1～3个数量级，具有设备体积小、操作灵活等优势，可广泛应用于石油、化工、制药等工业领域的精馏、吸收、解吸及纳米材料的制备等方面。

目前关于旋转填料床的研究主要集中在其工业应用，基础性研究相对匮乏，这严重制约了旋转填料床的发展空间。这是由于旋转填料床内填料结构精细，且伴随有高速的旋转场，其流场分布与传统的填料塔相比更加复杂，有很强的不均匀性，而目前通过实验手段只能宏观地观察流场分布，无法深入研究。不可否认对旋转填料床的流场做定量的细节研究是促使其基础理论进一步完善的必要步骤。FLUENT是目前国际上比较流行的商用软件，凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能。为了能代替目前尚不完善的实验手段并对旋转填料床的流场等进行细节的研究，一种基于FLUENT的旋转填料床流场分析方法有待研究。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种基于FLUENT的流场模拟方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于FLUENT的旋转填料床流场分析方法，包括以下步骤：

S1，根据填料床工作过程中的气液流动规律确定控制方程；

S2，建立填料床模型，利用ICEM软件进行建模，选取网格类型划分网格，设置边界条件，输出case文件；

S3，打开FLUENT软件，将case文件导入到FLUENT软件中；

S4，检测网格，检查划分的网格是否正确并设定网格单位；

S5，选择求解器和求解方法，加载湍流能量模型；

S6，选择正确的湍流模型，设置气相和材料颗粒的物理性质；

S7，边界初始化并设置迭代参数，利用FLUENT求解器进行计算；

S8，气相收敛后加入离散相颗粒，离散相颗粒主要指液态水，选用uniform的尺寸分布，指定颗粒参数，选择射流类型；

S9，选定设置离散相的初始条件Reset DPM Sources，开始迭代求解；

S10，计算收敛后，查看残差图，速度和压力图。

进一步的，S1中，控制方程具体包括：

质量守恒方程(连续性方程)：

γ动量方程：

θ动量方程：