1. Khảo sát mô hình
Cấu trúc hình học
Xét bình khuấy với cánh khuấy dạng đĩa tròn có hình dạng như sau:
Vì hình dạng của bình khuấy có dạng tròn xoay và đối xứng nên ta có thể chuyển mô hình về dạng mô hình 2D như sau:
Mô hình dòng chảy (cân bằng động lượng)
Sự lưu chuyển của lưu chất trong thiết bị có thể được mô tả bằng phương trình Navier-Stokes:
Trong đó:
u : vector vận tốc, (m/s).
rho: khối lượng riêng (kg/m3)
eta: độ nhớt (Ns m-2)
p: áp suất (Pa)
Phương trình trên được viết lại trong hệ tọa độ trục như sau:
Điều kiện biên
Các điều kiện biên của mô hình.
2. Xây dựng mô hình
Thiết lập ban đầu
Grid Setting:
rmin = -0.005
rmax = -0.025
zmin = -0.005
zmax = 0.045
r spacing = 0.01
Extra r = 0.001 0.008
z spacing = 0.01
Extra z = 0.014 0.017
Các hằng số:
Rho = 1000
eta = 1e-3
Định nghĩa cấu trúc hình học của thiêt bị
Vẽ hình như hình vẽ với các tọa độ: (0, 0), (0.02,0),(0.02, 0.04), (0.001,0.04),(0.001, 0.017), (0.008,0.017),(0.008, 0.014), và (0, 0.014).
Điều kiện biên
Như hình vẽ
Tạo lưới phần tử
1. Chọn Free Mesh Parameter trong menu Mesh
2. Custom mesh size
3. Maximum element size = 4e-3
4. Trong tab Boundary, chọn tất cả các biên trong Boundary Selection bằng cách nhấn Ctrl + A
5. Maximum element size = 5e-4
6. Nhấn remesh rồi nhấn OK.
Tính toán mô hình
1. Chọn Solver Parameter trong menu Solver
2. Chọn Parametric
3. Name of parameter = omega
4. List of parameter values = 0.25*pi 0.5*pi 2*pi 4*pi
5. Nhấn OK
6. Nhấn Solve
3. Kết quả mô phỏng
Các chế độ omega = 0.25pi; 0.5pi; 2pi và 4pi
Profil vận tốc của lưu chất trong bình khuấy + Trường độ nhớt (chế độ chảy rối)
Trịnh Hoài Thanh
Nguồn Blog Nhatquyen
Tham khảo thêm
[1] P.M. Gresho and R.L. Sani, Incompressible Flow and the Finite Element Method, vol.2, p469, John Wiley and Sons Ltd., 1998.
<
p style=”text-align: justify;”>[2] FEMLAB Module Guide
