comsol®产品套件

产品:搅拌机模块

产品:搅拌机模块

搅拌机中的流体流动,搅拌反应堆和搅拌机模块旋转机械

搅拌机模块

混合通过三叶片叶轮在该湍流混合器中进行,并放置两个杆以干扰流动。该模型还考虑了自由表面的形状。

通过模拟支持的设计和优化满足产品要求

作为CFD模块的附加组件,搅拌机模块允许您分析流体搅拌机和搅拌反应器。在用于模拟受旋转机械的流体流量的专用功能的帮助下,混音器模块还提供了对不同流体和游离表面进行建模的材料数据。

带有旋转零件的混合器用于许多工业过程,例如消费产品,药品,食品和精细化学品的生产。乐动体育app无法登录通常,即使是日常,也可以将混合器用于批处理过程,即使是在日常的情况下,在低卷中生产产品并以高价出售产品。乐动体育app无法登录

所有混合过程的共同点是,产品的质量,可重复性和均匀性至关重要。乐动体育app无法登录确保满足这些产品需求的一种方法是执行模拟,以设计和优化混合过程和混合器本身的操作。当模型和仿真可以通过试验过程验证,然后用于扩展计算时,它们特别有用。一旦验证,此类模型可用于避免构建和运行飞行员规模流程所涉及的成本,而是直接从实验室量表到全尺度生产。


附加图像:

非等温混合:使用旋转机械,非等热流界面混合和加热的流体模型。切片图指示温度场以及箭头和色带绘制流动方向。 非等温混合:使用旋转机械,非等热流界面混合和加热的流体模型。切片图指示温度场以及箭头和色带绘制流动方向。
令人困惑的搅拌机:带有四叶片的叶轮的凹底底部搅拌器的横截面中的流线和速度幅度。挡板上的颜色尺度代表压力,切片图显示了速度矢量的模量,而流线显示了流动方向。 令人困惑的搅拌机:带有四叶片的叶轮的凹底底部搅拌器的横截面中的流线和速度幅度。挡板上的颜色尺度代表压力,切片图显示了速度矢量的模量,而流线显示了流动方向。
冷冻转子:冷冻旋转特征用于模拟非牛顿流体的混合。此功能可以在混合器中使用,而无需像挡板这样的几何障碍,因为它需要的计算资源要少得多。 冷冻转子:冷冻旋转特征用于模拟非牛顿流体的混合。此功能可以在混合器中使用,而无需像挡板这样的几何障碍,因为它需要的计算资源要少得多。

流体混合模拟

对于包括混合物种的各种目的,可能需要化学和液体混合,例如促进批次和连续搅拌罐反应器的化学反应,或者可以稳定溶解,结晶,降水,吸收或提取过程。基于旋转的机械的搅拌机包含叶轮和容器设计,其中可能包括挡板等组件。这些组件通常很容易获得,您选择的叶轮和船只将取决于预期的过程。通常,叶轮可互换,用于同一容器中的不同流体或混合需求。

用旋转机械建模流体流动

层流

混音器模块包含柔性和健壮的物理界面,用于建模受旋转机械影响的流体流动。这包括用于层流的特定流量,该流量用于通过求解Navier-Stokes方程来建模低至中间雷诺数的混合流。它可以用于不可压缩且弱压缩的流量(高达0.3马赫),还包含可以模拟非牛顿流体流动的功能。

湍流

适用于旋转机械影响的湍流的物理接口通过解决雷诺平均的Navier-Stokes(RANS)方程来实现平均速度和压力场的方程。提供了三个湍流模型,包括K-Epsilon模型,K-Omega模型和低雷诺数K-Epsilon模型。K-EPSILON模型通常在准确性和计算要求之间提供良好的折衷,而计算值的低雷诺数K-Epsilon模型则更为准确,尤其是在解决接近墙壁的流体流量时。K-OMEGA模型还提供了更准确的结果,尤其是在接近墙壁的循环区域中,尽管它不如K-EPSILON模型可靠。类似于层流流的物理界面,可以在湍流中模拟不可压缩和可压缩(马赫<0.3)流动。

非等温流

当流体受温度梯度影响时,非等温和浮力驱动的流动发生。混音器模块包含用于支持此的物理接口。非等温流量接口提供了预定义的功能,该功能完全耦合了温度和流场,同时还允许通过旋转机械影响到高达0.3的旋转机械影响的流量。这些界面中还包括在流体和固体中建模传热的能力。旋转机械,非等温流界面可用于层流和湍流,利用前面描述的湍流模型。

反应流

由于化学反应,还可能出现受旋转机械影响的流量的密度和组成变化。混音器模块包含一个物理接口,以支持此类反应流。该界面自动将流体流动方程与混合物密度耦合,因为它通过浓缩物种界面的运输来解决。可以使用前面描述的湍流模型以及假设层流流,可以模拟由旋转机械控制的反应流。

模拟混合器和搅拌反应堆时的工作流程

选择合适的物理界面通常取决于经验,实验结果或其他定性分析。不包括相关物理学会导致错误的结果,同时包括所有可能的促成因素通常会导致过度的计算时间。搅拌机模块中可用的旋转机械接口可帮助您设置各种复杂性的模拟。如果混合的物种不会影响持有它们的流体,则建模方法可以解决流体流动,然后使用速度场作为输入的材料传输。浓缩的混合物,反应和热变化通常会影响流体的组成量,例如密度和粘度。当这些效果变得明显时,您可以切换到旋转流,反应流界面或旋转流,分别为非等热流界面。更进一步,Comsol可以让您添加其他物理界面,例如描述结构力学的界面,以定义仿真的仿真。

混音器模块界面

混合器模块包含一系列物理界面,这些界面基于动量,质量和能量的保护定律以及流体中的物种材料平衡。保护定律的不同组合和表达式适用于流场相关物理,从而产生不同的方程式和设置,这些方程式和设置可以通过搅拌机模块中可用的内置物理接口访问。

这些物理界面允许使用作用于流体的旋转机械进行高级模拟。这包括层流和湍流,不可压缩且弱化的流动以及非牛顿流动。还有其他物理界面,包括术语和方程式,以描述温度,反应物种和自由表面对流体流动方程的影响。这些类型的流量的物理接口使您可以在2D和3D,时间依赖的模型中模拟,以说明叶轮旋转的完整描述,或者通过使用冷冻旋转器近似。

使用时间依赖性研究或冷冻旋转功能

一项完全依赖于旋转机械影响的流体流动流动的研究是相对于几何部分相对的运动,这是模拟混合过程的最准确方法。comsol定义了一个涵盖叶轮或转子的建模域,在此之外的另一个模型域,在此外部发现了挡板和伪影等挡板。然后,它使用滑动网格技术来说明两个域之间的集成。当要研究混合器的启动条件的建模时,该解决方案过程提供的准确性是必要的。但是,通常,当所需的结果是在一段时间后以及在伪稳态条件下正常操作期间模拟混合器的性能时,这种方法在计算上昂贵。

混音器模块还提供了一个冷冻的转子功能,可帮助节省计算资源和时间。该功能通过假设系统相对于旋转参考框架的拓扑结束或冷冻来模拟旋转流,并显着减少模拟伪稳态条件所需的计算资源。使用此功能等同于求解固定的Navier-Stokes方程,在旋转域中已将离心力和科里奥利力添加到了离心力和科里奥利的方程。利用冷冻旋转近似适用于没有挡板或其他障碍的混合器,或整个系统旋转的地方,例如微流体中的离心分离。

但是,当系统在几何上以使对转子相对于固定零件的旋转的完整描述(例如困惑的混合器)时,冷冻转子功能仍然可以减少计算资源和时间。尽管它可能无法在这种几何配置中达到精确的解决方案,但使用冷冻转子功能仍将提供一个不错的近似解决方案,其中其质量取决于冷冻和固定组件彼此之间的近距离。然后,通过将此解决方案用作瞬态模拟的初始速度场和其他参数,完全依赖时间的研究将在较小的时间内到达其伪稳态条件。

在混合器中建模自由表面

混音器模块提供了专门的功能,可在混合器中建模自由流体表面。该功能使您可以包括表面张力力和自由表面和墙壁之间的接触角的影响。使用移动的网格技术,混合器模块可以通过允许混合流体之间的接触线,自由表面上方的流体以及墙壁和转子的固体表面沿实心表面自由移动来模拟自由表面的形状。。

能够建模自由表面的一部分是在描述自由表面运动的方程式中指定表面张力系数。混合器模块提供了一些常见液体和其他液体之间的表面张力系数的预定义库,以及液体和一些常见气体之间。这包括:

液体/气体 液体/液体
水/空气 苯/水
丙酮/空气 玉米油/水
乙酸/空气 以太/水
乙醇/空气 己烷/水
乙二醇/乙二醇乙二醇蒸气 汞/水
二乙基醚/空气 橄榄油/水
甘油/空气
亨普烷/氮
汞/汞蒸气
甲苯/空气

搅拌机模块

产品功能

  • 用冷冻转子和滑动网状方法在旋转机械中流动
  • 湍流包括K-Epsilon模型,K-OMEGA模型和低雷诺数K-Epsilon模型
  • 不可压缩且低调可压缩流量
  • 用于建模非牛顿流体的携带者和幂律模型
  • 带有参数几何零件的零件库,用于叶轮,轴和水箱
  • 旋转机械中的非等温流动
    • 层流和湍流
    • 流体和旋转和固定固体部件的热传递
    • 与传热模块结合使用以包括辐射
  • 旋转机械中的层流和动荡的反应流动
  • 自由表面建模,表面张力和接触角的影响
  • 普通流体之间的表面张力系数的预定义库
  • 高级后处理和可视化,并获得广泛的流体量
  • 模块化混合器模型可将大量混合配置调整为
    • 支持三种不同类型的叶轮和两种类型的容器
  • 结合用于一般粒子追踪的粒子追踪模块

混合器

模块化搅拌机

2D混合器中的非等热流动

混合器中幂律流体的行为

在平坦底部搅拌机中混合水

每个业务和每个模拟都需要不同。

为了充分评估comsol多物理学是否®软件将满足您的要求,您需要与我们联系。通过与我们的一位销售代表交谈,您将获得个性化的建议和充分记录的示例,以帮助您充分利用评估,并指导您选择适合您需求的最佳许可选项。

只需单击“联系comsol”按钮,填写您的联系方式以及任何特定的评论或问题,然后提交即可。您将在一个工作日内收到销售代表的回应。

下一步:

请求软件演示