Fluent计算粘性液体混合问题

nwsni

我的问题描述如下：
1.我的模型一个T型管混合的问题，就是两个进口一个出口，两个进口分别两种进入不同的液体；
2.进入的液体都是牛顿流体，一种为水（A液体）（粘度1mpa.s），另一种为带有粘性的B液体（在水的物性参数上修改了粘度[97mpa.s]，其他参数没变），在fluent材料库里面单独设置。
3.“混合模型”选的是species transport model，看了帮助文件，对于这种模型粘度模型要选择mass weighted mixing law，但是我选了这种模型之后，并比较了两种不同粘度的B液体混合（B1，25mpas；B2，600mpas），但是发现三种粘度的B液体分别与A混合的结果完全一模一样（其他除粘度外的设置一模一样），也就是说B的粘度对这种混合完全没有影响，按照常识粘度高的液体不容易混合，请问这个什么原因？（用变异系数COV=方差）/平均值来定量计算混合结果）
4.我在fluent中关于粘度的设置是：给单独的两种液体设置粘度参数时采用直接输入constant值，在选定species transport model后，在材料面板中粘度项选择mass weighted mixing law，不知道这样设置有没什么问题？

谢谢！

xrs333

两种液体互溶吗?

nwsni

是互溶的。
谢谢

xrs333

没有做过这类问题，还需你说明几事：
1 层流还是湍流。如是湍流，用何湍流模型，计算结果的湍流粘性系数比如何？
2 计算结果混合的情况怎样？我指的是在设备中两种组分的分布情况。你说的混合的结果完全一样是不是出口处的情况？是不是可以认为两种流体在设备中的流程足够长，各种情况都能充分混合。

nwsni

说实话 ，我也对这样的计算结果感到奇怪！
对你的问题回答如下：
1.用的standard k-e模型，标准壁面；
  计算完成后查看壁面y+最大为140，处于对数律层；
  查看turbulent viscosity ratio最大为464，在计算过程中没有出现“turbulence limit to **”的警告。
2.我对圆形水平直管部分每隔1mm做一个ISO-surface，然后计算每个isosurface上的统计量（变异系数COV=方差）/平均值），然后做了变异系数COV沿水平直管轴线的分布，分布结果一模一样（定量一样），也就是说被混合的流体B的粘度大小对混合没有影响。
3.我的边界条件设置的是两个进口均为速度进口，出口为压力出口，边界湍流参数统一设置的是湍流强度（5%）和水利直径，会不会是这个原因，如果设置成k和e的话，不同的粘度对应的k和e是不一样的？
4.但是据我了解边界条件湍流参数的设置对计算结果影响不大，只是影响收敛速度和质量，不知道这句话对不对，请版主xrs333评价一下。
谢谢！

xrs333

在湍流情况下，扩散的机制有分子扩散和湍流扩散。湍流情况下，组分输运方程中扩散项系数，也就是有效扩散系数为ρ*Di+μt/Sct，ρ其中为密度，Di为组分i质量扩散系数，μt为湍流粘性系数，Sct为湍流施密特数，各种湍流模型都取0.7。在湍流情况下，湍流扩散是主要的，分子扩散影响很小，对于动量、能量和质量输运都是这样。这样你的计算结果就可以理解了。

nwsni

谢谢！
我想你的解释能说明一点问题，影响如果不大倒是可以理解，但是定量计算的结果连小数点后第7位数字都一样那就不可理解了。我刚才又把B液体的粘度调的更小了点（与水粘度相同），与粘度600map.s的计算结果又完全一样。我查看了一些文献，文献上写到粘度范围为1到210mpas的CMC水溶液（newtonian fluid）对混合后的速度场是有影响的。
文献来源
我想我应该是哪个地方设置有误，导致fluent计算时没有考虑到B的粘度。我再参考参考一些文献吧！

谢谢xrs333的解答！

xrs333

我想是不是应该把其它物性参数的不同也都考虑进去，特别是扩散系数。是不是粘性系数越大的物质，质量扩散系数通常越小。

浪子轻狂

yplus好像稍微大了一点，可以考虑再加密一下壁面网格

nwsni

原帖由 xrs333 于 2010-8-18 23:00 发表

                               
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我想是不是应该把其它物性参数的不同也都考虑进去，特别是扩散系数。是不是粘性系数越大的物质，质量扩散系数通常越小。

1. 扩散系数开始计算的时候是考虑了的，按照下面的Wilke-chang经验公式计算的，量级为10^-9.
2. 这个公式描述的是 i 溶质在 j 溶剂中的扩散系数，若把我的液体A当成溶剂 j ，液体B当成溶质 i，按照这个公式的话，液体B的粘度在这个公式中没有体现出来，也即对扩散系数Dij是没有影响的。
3.公式中的Vbi，在这篇文献中没有提到，我查了另外的文献，为溶剂在正常沸点下的分子体积，cm^3/mol，根据物质名称有表可查的，也即Vbi值大小与粘度无关。
4.根据上面的介绍，也就是说液体A（溶剂）与各种不同粘度的液体B（溶质）混合，扩散系数都是一定的。
不知道，上面的推导正确否，还得请版主xrs333指导！
谢谢！

nwsni

原帖由 浪子轻狂 于 2010-8-19 10:07 发表

                               
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yplus好像稍微大了一点，可以考虑再加密一下壁面网格

1.我采用的边界层网格加密的壁面网格，对于标准壁面函数，不知道yplus值究竟在哪一层或是什么范围内合适？
2.还得请浪子兄针对我粘性液体混合的问题，发表一些高见，谢谢！
希望我的问题已经描述清楚了！

浪子轻狂

对于标准壁面函数，加密网格使yplus在60以下

[ 本帖最后由 浪子轻狂 于 2010-8-19 03:16 编辑 ]

zhangxu86

请问版主，你说的组分输运方程中湍流扩散项系数在哪边设置啊？大小有公式吗？我现在急需用啊。。。

zhangxu86

版主可以QQ聊吗？我的QQ454223683，灰常感谢啊。。。。。

zhangxu86

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