搅拌器模块

旋转机械中的层流和湍流

“搅拌器模块”提供了灵活而强大的建模接口，用于描述带有旋转叶轮的釜中的流体流动。流体流动接口考虑了涉及不可压缩、弱可压缩或完全可压缩流体的层流和湍流。此外，层流接口还提供了大量非牛顿流体模型。

在为旋转叶轮建模时，您可以使用流体流动接口来分析湍流，其中包含“CFD 模块”中的所有雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）湍流模型和非牛顿流体模型。

非等温流动

“搅拌器模块”提供了非等温流动接口，可用于对温度和流场进行建模，并考虑了浮力和温度相关属性的影响。此外，非等温流动接口还具备对流体传热和固体传热（即共轭传热）进行建模的功能，并包含旋转机械，非等温流动接口，能够结合湍流模型，实现层流和湍流的模拟。

代数湍流模型

本模块为旋转机械提供了出色的零方程 RANS 湍流模型，具体如下：

代数 y+：

• 基于局部壁距离的零方程模型
• 解析直到壁面的流体流动
• 求解无量纲壁距离

L-VEL:

• Agonafer 等人的零方程模型（1996）
• 解析直到壁面的流体流动
• 求解沿壁的切向速度（以黏性单位表示）

零件库

“搅拌器模块”提供了一个丰富的零件库，涵盖了最常见的叶轮和釜的几何形状，为您创建搅拌器或搅拌釜反应器模型提供了便利。所有几何零件都已完全参数化，使您能够根据需要灵活更改其尺寸和配置。叶轮零件的设计更加多样化，您可以根据具体需求来切割或折叠叶片，并对角或边进行倒圆或磨尖。我们提供了六种不同类型的轴向叶轮、四种径向叶轮，以及两种专为高黏度流体而设计的叶轮。在釜的选择方面，我们提供了三种类型的釜供您挑选：锥底、碟底和平底釜。每种釜都可以选择带或不带挡板，以适应不同的应用场景。

反应流和多相流

搅拌器和搅拌釜反应器的性能会受到温度和成分变化的影响，影响局部密度和黏度。为了考虑化学物质的传递和反应，我们提供了反应流接口，可以自动将流体流动接口与浓物质传递或稀物质传递接口进行耦合，能够准确模拟这些影响效应。我们的解决方案可适用于带有旋转叶轮的搅拌器和釜式反应器，并可研究其反应流在层流和湍流状态下的行为。

此外，“搅拌器模块”还包含用于模拟具有表面跟踪功能的分离多相流和分散多相流模型的建模接口。通过这些接口，您可以解析每个相的局部质量或体积分数。

研究类型

在对旋转机械中的流体流动进行瞬态研究时，可以采用滑移网格方法来描述随时间变化的旋转情况。COMSOL^®可以定义一个包含叶轮的旋转域和一个位于此区域外的静止域（其中包含釜壁和挡板）。

除此之外，“搅拌器模块”还提供了冻结转子研究，通过假设系统相对于旋转参考系的拓扑结构是固定的或冻结的方式来模拟旋转流动，从而显著降低模拟伪稳态条件所需的计算成本。冻结转子研究实质上是求解稳态纳维-斯托克斯方程，其中离心力和科里奥利力已添加到旋转域中。此外，冻结转子研究还常用于获取具有旋转域的瞬态研究的初始条件。

输运方程湍流模型

下面列出了可用于旋转机械的 RANS 湍流模型，其中涉及湍流传递物理量：

• 具有可实现性约束的 k-ε 湍流模型
• Realizable k-ε 湍流模型
• k-ω 湍流模型
• 剪切应力输运（SST）模型：
  • 具有可实现性约束的 Menter SST 两方程模型（2003）
• 低雷诺数（Re）k-ε 湍流模型：
  • 具有可实现性约束的 Abe-Kondoh-Nagano（AKN）模型
  • 解析直到壁面的流体流动
• v2-f 湍流模型：
  • 捕获湍流各向异性
  • 适用于旋风分离器等中的旋流
• Spalart-Allmaras 模型：
  • 旋转修正版本