案例2 - 微混合器中的颗粒跟踪

1.案例介绍

微混合器可以是静态的，也可以是动态的，具体取决于所需的混合时间和长度尺度。对于静态混合器，雷诺数的值必须足够高才能引起湍流增强混合。由于其特征尺寸较小，静态微混合器通常在层流流态下工作。溶质在流动流体中的扩散率也可能非常小，约为 10^-10 m²/s，由此得到的混合长度尺度为米量级，这对微型器件来说显然是不可接受的，静态混合器试图通过添加混合元件在流动中引入涡流来缓解问题。动态混合器使用旋转叶片来增强混合过程，可以在较小型设备中使用，动态混合器的一大缺点是需要移动部件。此模型使用“旋转机械，湍流流”接口和“流体流动颗粒跟踪”接口。

2.几何/网格文件

几何文件：micromixer.step

网格文件：micromixer2.med

3.操作说明

本案例在格物CAE ->拉格朗日粒子仿真模块中完成。

3.1 计算设置

点击拉格朗日粒子模块处，选择湍流模型为 k-epsilon 模型，时变特性为瞬态，选择冻结转子法，关闭温度计算，打开涡轮机械计算，拉格朗日计算设置方法选择为 单向耦合

网格导入

3.2 网格导入

在 拉格朗日粒子仿真 ->网格 中，类型选择 上传网格，依照指示，将网格文件micromixer2.med以拖曳或以选择文件的方式导入网格。

网格导入

3.3 转子定义

在 涡轮机械模型 ->转子定义 处点击右侧的 [+] 添加转子，转子速度设置为1 rad/s，旋转轴设置为（0，0，1），点击 施加位置 右侧的 [+]，选择 inside。

转子定义

3.4 交界面设置

在 涡轮机械模型 ->交界面设置 处点击右侧的 [+] 添加交界面，点击 施加位置 右侧的 [+]，选择 interface_in 和 interface_out。

交界面设置

3.5 材料选择

点击材料右侧的 [+]，添加流体材料，选择空气，其他保持默认，如下图所示。

材料选择

3.6 初始条件

在 拉格朗日粒子模块 ->初始条件 处设置初值，具体设置如下图。

初始条件

3.7 边界条件

点击 拉格朗日粒子模块 ->边界条件 右侧的 [+]，即可选择预定义的边界条件，依次进行如下边界条件的定义：

速度入口

点击选择 速度入口，入口速度设置为 0.02 m/s，拉格朗日边界类型选择 粒子注入，注入粒子数量为50，注入粒子频率为50，注入粒子密度为1000 kg/m³，粒子速度选择 流体速度，其他保持默认，点击 施加位置 右侧的 [+]，选择 inlet1、inlet2 和 inlet3。

边界条件