Volupe logo

Blog berichten Volupe

Simcenter STAR-CCM+ versie 2021.2 nieuws, deel 2

 

In deze blog post zullen we blijven kijken naar de hoogtepunten van het nieuws voor Simcenter STAR-CCM+ versie 2021.2. Deze versie van de software werd vorige week vrijgegeven en bevat verschillende verbeteringen die de moeite waard zijn om te belichten. Deze keer zullen we ons vooral richten op meerfasige functies, zowel die in het Euleriaanse als in het Langrangiaanse raamwerk.

Vloeibare film en AMR

Het is nu mogelijk om fluid film te combineren met Adaptive Mesh Refinement (AMR). Dit nodigt nu de hybride meerfasenbenadering uit voor vele industriële toepassingen die voorheen niet werden overwogen of waarvan de oplossing te duur was. Vaak wordt de Fluid film gebruikt samen met VOF (Volume of Fluid). VOF wordt bij voorkeur gebruikt met vrij-oppervlak AMR om het totale aantal cellen op een redelijk niveau te houden. Voorheen, waar fluid film samen met VOF nodig was om de relevante fysica op te lossen, was de gebruiker gedwongen een statisch net te gebruiken. Maar nu kunnen deze benaderingen samen worden gebruikt. De manier waarop dit nu wordt uitgevoerd is dat de eerste cellaag het dichtst bij de wand wordt afgeschermd van de AMR. Dit betekent dat de film helemaal niet wordt beïnvloed, in plaats daarvan wordt de verfijning op het bulkgedeelte van het net gelegd, waar dat het vaakst beter nodig is.

 

Deze nieuwe functie is een grote stap in de richting van de democratisering van hybride meerfasen. Waar voorheen de gebruiker moeite moest doen om te bepalen waar de statische mesh verfijnd moest worden voordat de simulatie werd uitgevoerd. Nu kan het vrije VOF oppervlak worden opgelost, zelfs met een relatief grove initiële mesh, en zonder kennis van waar verfijningen nodig zullen zijn. Er moet nog steeds enige moeite worden gedaan om de oppervlakte mesh op te lossen om de geometrie en de fluid film op te lossen.

Het onderstaande voorbeeld toont een volledige meerfasige cyclus, waarbij geen moeite wordt gedaan voor de mazen in de bulk. Het gaas is grof door het volume. Dit voorbeeld begint met een vloeistof (VOF) in een glas, die wordt uitgegoten op een plaat om Fluid Film te vormen, die op zijn beurt stript in Lagrangiaanse druppels aan de onderrand van de plaat. De LMP druppels botsen dan terug in Fluid Film op de wand van het onderste glas, alvorens uiteindelijk samen te vloeien in VOF.

De onderstaande afbeelding toont de resultaten van een vergelijking voor een industrieel geval. Een afwasmachine is uitgevoerd met en zonder de AMR. In het geval van de AMR was de maaswijdte veel kleiner dan in het statische geval. De simulations leverde vergelijkbare resultaten op, zoals te zien is op de foto. Met AMR liep de case 2,75x sneller.

 

Verbeterde kartering en reconstructie van het vrije oppervlak na AMR

Met de democratisering van hybride meerfasen en de toepasbaarheid met fluid film en VOF is er ook behoefte aan een correcte mapping van een oplossing van een grove startgissing naar de eerste mesh-verfijning zodra de simulatie is gestart. In de afbeelding hieronder is de initiële mesh te grof om de golf goed op te lossen. In vorige versies van Simcenter STAR-CCM+ zou de AMR er uitzien als in het middelste plaatje, waarbij eenvoudigweg het resultaat van de grove mazen bovenop een verfijnde maas wordt gelegd. Maar nu, in versie 2021.2, wordt het vrije oppervlak gereconstrueerd wanneer de AMR wordt toegepast om overeen te komen met de oorspronkelijke bedoeling.

 

S-Gamma voor mengsels met meerdere fasen (MMP)

In Simcenter STAR-CCM+ zijn er twee populatiebalansen beschikbaar voor EMP. Een van deze, het S-gamma model, is nu beschikbaar gemaakt voor MMP. Voor de meeste praktische toepassingen volgen de grootte van bellen en druppels een verdeling, in plaats van constante groottes. Voor een goede beschrijving van de weerstand en de slip tussen fasen is deze toevoeging hard nodig, aangezien de slip tussen fasen een functie is van de druppel- of bellengrootte van de gedispergeerde fase. Het S-Gamma model omvat ook opbreek- en coalescentiemodellen.

 

Overgangskooktraject voor één fase

Waar overgangskoken voorheen alleen beschikbaar was voor VOF, is het met ingang van versie 2021.2 ook beschikbaar voor éénfase. Het overgangskoken houdt alleen rekening met de effecten van koken op de geconjugeerde warmteoverdracht zonder dat er een dampfase wordt gegenereerd. Deze aanname geldt voor kookproblemen waarbij zeer weinig dampfase wordt gegenereerd. Het is een goedkope manier om koken te modelleren zonder rekening te houden met meerfasigheid. Speedup wordt gezien als ongeveer 1,2x, en de robuustheid wordt verbeterd door het ontbreken van een dampfase.

 

Adaptieve tijdstap voor EMP granulaire

De opneming van adaptieve tijdstap voor korrelvormige stroming met EMP kan de rekenkosten voor deze simulations verminderen. De fysica kan nu de tijdstapgrootte bepalen en dit is vooral nuttig voor korrelvormige stroming waar de stroming kan bewegen tussen fluidized en packed regimes.

 

VOF-LMP opgeloste overgangsverbeteringen

Aanvullende criteria voor de overgang van VOF naar Langrangiaanse deeltjes zijn toegevoegd. Waar voorheen alleen de blobdiameter besliste wanneer de VOF-fase in een Lagrangiaans deeltje veranderde, is nu ook het klassieke criterium sfericiteit toegevoegd. Dit is om de langgerekte ligamenten die vaak gevormd worden tussen onvermengbare fluids goed te kunnen weergeven als VOF. Het zal vaker juist zijn dat die ligamenten in een later stadium in evenveel deeltjes uiteenvallen. Bovendien zijn de criteria van verhouding van de eigenwaarde van de blob inertietrekspier is toegevoegd om een effectievere waarde te verkrijgen voor het onderscheid tussen blobs en ligamenten.

 

Uitwrijvingsanalyse van deeltjes

In het kader van DEM maakt deze nieuwe versie het mogelijk de erosie van deeltjes (erosie door wrijving) te analyseren. Voorheen was erosie alleen mogelijk tussen wanden en deeltjes. De beperking voor erosie tussen deeltjes is dat er geen effect is van deeltjes-wand botsingen maar alleen van deeltjes-deeltjes interactie. De fysica van deze toepassing is complex, en de academische wereld heeft nog geen bruikbare modellen voor deze toepassing geproduceerd. Vandaar dat hiervoor een door de gebruiker gedefinieerde aanpak wordt gekozen. De manier waarop dit in Simcenter STAR-CCM+ wordt gedaan, is door een nieuwe optie toe te voegen waarbij het Passive Scalar Transfer model botsingsgegevens over deeltjes kan accumuleren.

 

We hopen dat dit degenen onder u die geïnteresseerd zijn in meerfasensimulatie een goed beeld geeft van het nieuws voor Simcenter STAR-CCM+ versie 2021.2. Merk op dat dit waarschijnlijk de laatste blogpost is van de Volupe blog voor een paar weken. De zomervakantie staat voor de deur en de blog zal gedurende die weken worden gereset. Tot ziens na de vakantieperiode.

Auteur

Robin Victor, M.Sc.
support@volupe.com
+46731473121

Robin Viktor

Meer blogberichten

nl_BEDutch