CFD Module

A interface Modelo Euler-Euler, Fluxo Laminar

Uma nova interface para fluxo bifásico disperso turbulento foi introduzida na versão 5.1. A interface Modelo Euler-Euler, Fluxo Turbulento pode lidar com grandes taxas de tempo de relaxamento de partículas para escalas de tempo de fluxo médio. Isso implica que as partículas na fase dispersa não precisam estar no equilíbrio de forças locais com a fase contínua. Uma vantagem do modelo de fluxo bifásico Euler-Euler é também ser capaz de lidar com grandes diferenças de densidade entre as fases dispersa e contínua, como, por exemplo, partículas sólidas dispersas no ar.

A turbulência nessa interface é modelada usando o modelo de turbulência k-ε padrão, incluindo restrições de realização. A interface também inclui opções para solucionar um conjunto de equações k-ε para a mistura (Turbulência Bifásica definida para Mistura) ou solucionar dois conjuntos de equações k-ε, um para cada fase (Turbulência Bifásica definida para Específica da fase). Por padrão, a primeira configuração é aplicada.

Instantâneo da simulação de uma coluna de bolhas usando a interface Modelo Euler-Euler, Fluxo Turbulento. A fase dispersa (representação com isocontornos), a velocidade da fase contínua (representação com setas) e a energia cinética turbulenta da mistura (representação com cores em fatias) são visualizadas. Instantâneo da simulação de uma coluna de bolhas usando a interface Modelo Euler-Euler, Fluxo Turbulento. A fase dispersa (representação com isocontornos), a velocidade da fase contínua (representação com setas) e a energia cinética turbulenta da mistura (representação com cores em fatias) são visualizadas.

Instantâneo da simulação de uma coluna de bolhas usando a interface Modelo Euler-Euler, Fluxo Turbulento. A fase dispersa (representação com isocontornos), a velocidade da fase contínua (representação com setas) e a energia cinética turbulenta da mistura (representação com cores em fatias) são visualizadas.

Fluxo de meios porosos e fluxo turbulento acoplados

As interfaces Fluxo Monofásico agora podem modelar fluxo turbulento em um meio livre acoplado a um meio poroso. É possível ativar essa funcionalidade adicionando um nó de domínio de Propriedades de Fluxo e Matriz para os modelos de turbulência algébricos yPlus e L-VEL. Esses modelos de turbulência estão disponíveis somente nos módulos CFD e Heat Transfer, mas ainda é possível acoplá-los a interfaces de fluxo de meios porosos disponíveis em outros módulos.

É possível começar com uma interface de fluxo de meios porosos e adicionar um domínio de fluxo livre ou começar com uma interface de fluxo livre e adicionar um domínio poroso. A caixa de seleção Habilitar domínios de meios porosos adiciona o recurso Propriedades de Fluxo e Matriz. As equações de Brinkman são solucionadas nos domínios porosos, e as equações de Navier-Stokes com média de Reynolds são solucionadas nos domínios de fluxo livre.

Por fim, suas capacidades de modelagem foram expandidas com o fato de que o termo de Forchheimer pode ser adicionado às equações para fluxo de meios porosos. Isso permite a descrição de velocidades intersticiais altas (por exemplo, velocidades altas nos poros).

Esta figura mostra um filtro poroso, o mais distante possível do observador, suportado por uma placa sólida perfurada. Um fluxo é bombeado através do filtro, em que o efeito do filtro poroso e as perfurações na placa de suporte no fluxo turbulento são automaticamente levados em conta na interface de fluxo. Esta figura mostra um filtro poroso, o mais distante possível do observador, suportado por uma placa sólida perfurada. Um fluxo é bombeado através do filtro, em que o efeito do filtro poroso e as perfurações na placa de suporte no fluxo turbulento são automaticamente levados em conta na interface de fluxo.

Esta figura mostra um filtro poroso, o mais distante possível do observador, suportado por uma placa sólida perfurada. Um fluxo é bombeado através do filtro, em que o efeito do filtro poroso e as perfurações na placa de suporte no fluxo turbulento são automaticamente levados em conta na interface de fluxo.

Pressão capilar na interface Lei de Darcy Bifásica

Um dos termos importantes no fluxo bifásico de meios porosos é a pressão capilar, que indica uma força média necessária para mover a interface, separando os dois fluidos, através do domínio poroso. A força trabalha contra a tensão interfacial entre as duas fases. A pressão capilar agora está disponível como uma opção do recurso Modelo Capilar na interface Lei de Darcy Bifásica. Os modelos de pressão capilar disponíveis são: van Genuchten, Brooks e Corey e a habilidade de definir seu próprio modelo.

Fluxo bifásico em um filtro poroso posicionado entre duas placas perfuradas. A representação em cores mostra a saturação da água, enquanto o traçado aerodinâmico representa o fluxo total da mistura. Fluxo bifásico em um filtro poroso posicionado entre duas placas perfuradas. A representação em cores mostra a saturação da água, enquanto o traçado aerodinâmico representa o fluxo total da mistura.

Fluxo bifásico em um filtro poroso posicionado entre duas placas perfuradas. A representação em cores mostra a saturação da água, enquanto o traçado aerodinâmico representa o fluxo total da mistura.

Novos recursos de entrada e saída para as interfaces Modelo de Mistura e Fluxo Borbulhante

Para o recurso Entrada/Saída na interface Modelo de Mistura, quando a Condição de Contorno de Mistura é definida como Velocidade, agora há uma opção de Influxo/Efusão normal, além da opção de Campo de velocidade.

As novas condições de contorno oferecem estabilidade aprimorada na solução do modelo de parâmetro de comparação de um reator em loop de elevação pneumática. As novas condições de contorno oferecem estabilidade aprimorada na solução do modelo de parâmetro de comparação de um reator em loop de elevação pneumática.

As novas condições de contorno oferecem estabilidade aprimorada na solução do modelo de parâmetro de comparação de um reator em loop de elevação pneumática.

Condição de pressão

Os recursos de Entrada das interfaces Fluxo Borbulhante e Modelo de Mistura foram atualizados com uma nova condição de Pressão, incluindo uma opção Suprimir contrafluxo e a escolha entre direção de Fluxo normal ou de Fluxo definido pelo usuário. A nova condição de Pressão define a tensão normal no contorno, que é mais robusto do que a condição Pressão/Sem tensão viscosa anterior.

Condição Suprimir contrafluxo com condição Gás/Fase dispersa exterior

As interfaces Modelo de Mistura e Fluxo Borbulhante foram atualizadas com uma nova condição de Pressão de saída, que inclui opções para Suprimir contrafluxo e Fluxo normal. Em alguns casos (mesmo quando Suprimir contrafluxo é selecionado), não é possível evitar o contrafluxo no contorno inteiro. Por esse motivo, os recursos de Saída receberam uma seção de condições de Gás/fase dispersa exterior, incluindo um campo de entrada para Fração de volume de fase dispersa/Densidade efetiva de gás, além de opções para especificar a densidade numérica quando solucionada. Uma formulação descontínua de Galerkin é aplicada na Condição de Contorno Gás/Fase dispersa, para alternar de uma condição de saída Gás/Fase dispersa para uma condição de Fase dispersa/Concentração de gás nas partes da saída onde o contrafluxo ocorre.

Um exemplo de fluxo de estagnação de mistura, na qual a fração de volume de fase dispersa exterior foi definida como zero. Um exemplo de fluxo de estagnação de mistura, na qual a fração de volume de fase dispersa exterior foi definida como zero.

Um exemplo de fluxo de estagnação de mistura, na qual a fração de volume de fase dispersa exterior foi definida como zero.

Perfurações para fluxo de filme fino

Um novo recurso de perfurações está disponível para amortecimento de filme fino, possibilitando a modelagem de fluxo de filme fino em estruturas com perfurações. O recurso de Perfurações atua como um termo dissipador de gases, proporcional tanto à pressão ambiente quanto à diferença de pressão em relação à pressão ambiente do outro lado da superfície perfurada. A constante de proporcionalidade é conhecida como Admitância de perfuração (Y) e pode ser definida diretamente ou determinada a partir do modelo Bao.

Opção de movimento fora do plano para condição de contorno de fluxo de borda

Uma nova opção está disponível para a condição de contorno de Fluxo de borda para fluxo em filme fino. Selecionar o movimento Fora do plano para o tipo de Fluxo de borda calcula a gradiente de pressão no contorno usando o modelo Gallis e Torczynski. Esse modelo demonstrou estar bem de acordo com as simulações CFD e Monte Carlo detalhadas, que modelam tanto o domínio do fluxo de filme fino quanto o gás circundante. O modelo se aplica tanto para fluxos rarefeitos quanto não rarefeitos, até os números de Ksunden de aproximadamente um.

Pseudo-evolução temporal para o Modelo Euler Euler

As interfaces Modelo Euler-Euler agora suportam pseudo-evolução temporal, o que facilita a solução de modelos estacionários, especialmente para fluxo turbulento. As configurações são encontradas na seção Configurações Avançadas, no nível da interface.

Domínios de elementos infinitos na interface Lei de Darcy

A interface Lei de Darcy agora oferece suporte a domínios de elementos infinitos, além de cálculo mais avançado de fluxos de contorno.