Simcenter STAR-CCM+ Mixing Vessel Workflow (以下簡稱“Mixing Vessel Workflow”)是一種攪拌容器混合工具，它提供了一種簡化和集成的方法來模擬混合過程——從設(shè)置到最終解決方案。該工具是Simcenter STAR-CCM+的插件。

混合的發(fā)生是由于兩個(gè)或兩個(gè)以上分離的組分的隨機(jī)分布。有效和高效的混合在許多行業(yè)中都很重要。例如:

l                      石油:將可混溶添加劑混合到燃料中

l                      釀造:發(fā)酵過程中在釀酒壺中分散氣體

l                      陶瓷:保持粘土懸浮

l                      水處理:化學(xué)物質(zhì)快速混合

流體的平均速度對混合時(shí)間有顯著影響，混合時(shí)間是將各組分混合到95%均勻性所需的時(shí)間。通過在混合容器中使用葉輪誘導(dǎo)運(yùn)動來增加組分的攪拌，可以減少混合時(shí)間。然而，攪拌的最佳水平取決于應(yīng)用程度。

Mixing Vessel Workflow允許用戶模擬混合場景，目的是減少混合時(shí)間:

l                      在液體中分散懸浮的固體或氣體

l                      混合兩種或兩種以上的液體

l                      穩(wěn)定懸浮物(使懸浮物從懸浮物中脫落

目前，Mixing Vessel Workflow不能模擬混合組件參與化學(xué)反應(yīng)或物理狀態(tài)變化的混合場景。該工具使用自動化設(shè)置流程，快速且完整的引導(dǎo)用戶在仿真流程的每一個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置輸入量。Mixing Vessel Workflow還可以自動執(zhí)行后處理工作，即使沒有CFD工具也可以使用。使用Mixing Vessel Workflow可以直接不同工況下的混合操作，幫助用戶在設(shè)計(jì)階段找到最佳方案，節(jié)省時(shí)間和材料浪費(fèi)的比例；減少不必要的浪費(fèi)將帶來非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。Mixing Vessel Workflow的具體使用流程包含以下幾步:

CAD Operations

用戶無需手動創(chuàng)建復(fù)雜的混合容器CAD模型，Mixing Vessel Workflow包含常用預(yù)設(shè)模型，指導(dǎo)用戶通過基本步驟來定義混合容器的幾何形狀，并在一個(gè)窗口中可視化的顯示。在STAR-CCM+中自動創(chuàng)建對應(yīng)的幾何，且這個(gè)模型是參數(shù)化建模，可進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化?？梢宰詣觿?chuàng)建的組件包括：

l                      Mixing Vessel tank

l                      Baffles

l                      Impellers

l                      Heating Coil

Mesh Settings

Mixing Vessel Workflow中輸入最少的基本參數(shù)，以創(chuàng)建適當(dāng)?shù)募?xì)化和詳細(xì)的多面體或裁剪網(wǎng)格，每次更改設(shè)計(jì)參數(shù)，都需要點(diǎn)擊“Mesh Now”，STAR-CCM+中會自動重新生成網(wǎng)格。網(wǎng)格的大小是通過滑條設(shè)置的，無需人工指定具體數(shù)值，簡單易用。

Time Domain Settings

時(shí)間域的設(shè)置要充分考慮分析類型和模型的兼容性，該設(shè)置會更新STAR-CCM+中的物理模型，下表工參考：

System Settings

系統(tǒng)設(shè)置指定葉輪的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向，容器內(nèi)液體的初始條件，指定物理模型。如何做穩(wěn)態(tài)計(jì)算，則只能指定單相流。

Fluid Settings

上述步驟完成之后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)選項(xiàng)被激活，我們首先完成流體的選擇。默認(rèn)為單向流，考慮多相流需要增加流體類型，且指定初始比例；允許增加固體顆粒，需要指定初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

Show Preliminary Analysis

在“顯示基本分析”對話框中，檢查初步參數(shù)。這些參數(shù)是根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)解析表達(dá)式自動計(jì)算的。

Prepare Post Processing

準(zhǔn)備后處理對話框允許用戶選擇在運(yùn)行模擬時(shí)創(chuàng)建哪些情節(jié)、報(bào)告和場景?？梢允褂眉^按鈕選擇或取消選擇所需的輸出。用戶可以使用跟蹤器和探針來可視化顆粒的運(yùn)動或混合模擬過程中流體的一般流動模式。

l                      單擊設(shè)置跟蹤程序將顯示被動跟蹤程序注入選項(xiàng)對話框，該對話框允許用戶設(shè)置跟蹤程序。

l                      單擊設(shè)置探測將顯示監(jiān)視器探測選項(xiàng)對話框，該對話框允許您設(shè)置探測。

以上就是使用Mixing Vessel Workflow的基本步驟，設(shè)置完成后會在STAR-CCM+主界面中生成對應(yīng)模型，用戶可以根據(jù)需要增加或者修改參數(shù)，然后直接執(zhí)行運(yùn)算。下一期我們將進(jìn)行實(shí)際操作。