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jamiky

新虫 (初入文坛)

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专业: 多相流热物理学

[求助] 圆柱形流化床fluent模拟问题

我的床体是圆柱筒内径100mm，外径108mm，高度1000mm，为了减少计算，只取400mm的高度作为计算区域的高度；床内球型颗粒直径0.52mm，颗粒密度1712kg/m3，床层初始填充率0.584，初始床层高度100mm，床层颗粒质量0.785kg；流化介质为标况下的空气，进口表观气体流速0.2m/s，均匀布风。我用ICEM CFD建立了三维几何模型和划分了O（Ogrid）型网格（图1），网格最小尺度1mm、最大尺度2mm（边界层网格依据k-ω（SST）湍流模型的y+值取0.5，第一层高度1mm），然后生成非结构网格导入fluent中进行4核CPU并行计算，并进行网格质量检查，如图2。
   在fluent中采用Euler多相流DDPM（DEM）模型，同时采用k-ω（SST）湍流模型。颗粒的初始化采用surface injection方式，采用老师视频中的区域表面发射（底部的fluid-1区域），从0s开始，1e-9s结束，total flow rate为7.85e+8 kg/s，particle time step size为1e-7s。
边界条件：底部采用速度进口0.2m/s，出口采用压力出口，侧面是圆柱壁面条件。
   求解：method里都选用了默认的一阶迎风格式，选了SIMPLEC求解器，并勾选了下角的N-phase volume equation；control里把动量的松弛因子改成了0.2，viscosity的松弛因子改为了0.8，其他采用默认。
   初始化：把k值改成0.01，其他采取默认。
   计算：选择了固定的time step size：1e-6,时间步为1，作为调试。

   在调试过程中，发现连续方程的残差始终达不到1e-3以下（即使把每个时间步长内的迭代步增至500，图8-10），但是在report里flux的进口与出口的质量流率差值很小（图7），符合大家说的做为判断收敛的标准。不过，在report里，体积积分的mass中，fluid-1区域颗粒相显示的质量只有0.490637kg（图5），其mixture的质量加权平均mass-average（图3）为1025.17kg/m3，体积加权平均为1001.34kg/m3（图6）。
然后，我进行了2个时间补偿的调试计算（图11-12），连续方程的残差突然增大到1e+4量级，而且降幅也很小，并出现了particle parcels的incomplete不为零，计算的速度越来越慢。
我不知道为何会出现这种现象和错误，问题出在哪里，该如何解决？
此外，我想问一下injection这种颗粒加入方式，采用surface里的一个区域在短时间内大量发射从而完成初始密集床层的堆积初始化，这样操作与实际完全可以符合吗？
请大神们帮忙分析一下。谢谢！

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