Blog berichten Volupe

Simcenter STAR-CCM+ versie 2206 meerfasennieuws deel 2 (Lagrangiaans)

Een paar weken terug hebben we gekeken naar het Euleriaanse meerfasennieuws voor Simcenter STAR-CCM+ versie 2206 [Euleriaans meerfasennieuws Simcenter STAR-CCM+ versie 2206 (volupe.se)]. Deze week gaan we verder met het Lagrangiaans meerfasig nieuws. In het Lagrangiaanse raamwerk volgen we een zogenaamd Lagrangiaans deeltje of pakketje en kijken we wat er met het deeltje gebeurt, hoe het wordt beïnvloed door en op zijn beurt de continue stroming beïnvloedt (twee-weg koppeling). De Lagrangiaanse methode is een sub-grid methode, maar de deeltjes zijn gekoppeld aan de continue stroming in één richting (de deeltjes worden beïnvloed door de omringende stroming) of in twee richtingen (de continue stroming wordt ook beïnvloed door de deeltjes). In het belang van Simcenter STAR-CCM+ de LMP (Lagrangian multiphase) en DEM (Discrete element method) worden beschouwd als methoden in het Lagrangiaanse kader. De DEM-deeltjes hebben gewoonlijk ook een interne koppeling, die een zogenaamde 4-weg koppeling oplevert. Dit betekent eenvoudigweg dat deeltjes-deeltjes (en deeltjes-wand) interacties niet kunnen worden verwaarloosd.

UNIFAC verdampingsmodel voor vloeistoffilm en Lagrangiaanse druppels

Deze Simcenter STAR-CCM+ versie 2206 update voorziet in een nieuwe verdampingswet binnen Simcenter STAR-CCM+. Deze is nuttig wanneer we componenten hebben met ongelijksoortige moleculaire structuren zoals die voorkomen in multi-component brandstoffen. De doeltoepassing hier is typisch interne verbrandingsmotoren met een ethanolcomponent in de brandstof. En het nieuwe model helpt bij de overgang van STAR-CD naar Simcenter STAR-CCM+ in-cylinder oplossing. Een paar releases terug kregen we het REA-model voor druppeldroging met de Reaction engineering-benadering [REA sproeidroogverdamping - VOLUPE Software]. Dat model is voornamelijk voor sproeidrogen terwijl dit nieuwe UNIFAC verdampingsmodel zowel voor fluid film als Lagrangiaanse druppels is. Het theoriegedeelte over het UNIFAC-model is te vinden in de Simcenter STAR-CCM+ documentatie onder het theoriegedeelte van het Fluid film model. Het model is een aanvulling op de wet van Raoult, waarin de activiteitscoëfficiënt wordt benaderd als 1 voor alle mengsels, bij de berekening van de dampspanning voor een component. De activiteitscoëfficiënt houdt rekening met interacties tussen de verschillende componenten in het mengsel en verschilt van 1 wanneer de moleculen in de vloeibare brandstof niet homogeen van grootte zijn.

De aangepaste UNIFAC is een aangepaste versie van de UNIFAC (UNIQUAC Functional-group Activity Coefficients). De UNIFAC-database bevat twee tabellen, namelijk de oppervlakte- en volumebijdragen per structuurgroep en de energie-interactieparameters tussen verschillende groepen. Het aangepaste UNIFAC-model beschouwt een molecule als een aggregaat van functionele groepen en gaat ervan uit dat bepaalde thermodynamische eigenschappen kunnen worden berekend door de bijdragen van de groepen bij elkaar op te tellen. In wezen splitst het de berekening van de moleculaire activiteitscoëfficiënt in twee delen; een combinatorische term voor bijdragen ten gevolge van verschillen in molecuulgrootte en een residuele term die bijdragen ten gevolge van verschillen in de moleculaire interacties weergeeft. De wiskundige details zijn te vinden in de documentatie.

De video hieronder toont het verschil tussen de wet van Raoult en de gewijzigde UNIFAC voor de massafractie van ethanol in een voorbeeld van simulatie van brandstofnevels met meerdere componenten.

Meshfree DEM compatibiliteit met Dynamische Vloeistof-Lichaam Interactie (DFBI)

Dit nieuws werd gepresenteerd in het algemene nieuws van een paar weken geleden. De maasvrije DEM snelheid en gebruiksgemak zijn beschikbaar voor nieuwe toepassingen die Dynamische Vloeistof-Lichaam Interactie (DFBI) technologie vereisen. Deze nieuwe compatibiliteit zal naar verwachting nuttig zijn voor de volgende toepassingen:

  • Automotive: modellering van de interactie tussen band en bodem, hieronder in de video te zien
  • Materiaal testen: Druk- en afschuifproeven
  • Zwaar materieel, in wezen het eerder geziene geval, een graafmachine die door de grond graaft.
  • Projectiel penetraties in zandbeddingen, Braziliaanse noten effect (schudden van bijvoorbeeld een mix van noten in een pot en zie de grootste Braziliaanse noten bovenop belanden), klepklep

Vezelbreuk

Het flexibele vezelmodel is geïntroduceerd in Simcenter STAR-CCM+ versie 2021.3 en bestaat al een paar releases. Nieuw is dat de flexibele vezels nu gecombineerd kunnen worden met sleepbreekmodellen. Voorheen moest je de particle clump modellen gebruiken bij het simuleren van grassnijden of vezelverwerking omdat dat het model was dat compatibel was met de breekmodellen. De twee modellen die nu beschikbaar zijn met de flexibele vezels zijn de eenvoudig faalmodel en de model voor schade met constante snelheid.

De eenvoudig faalmodel verbreekt een verbinding in de simulatie indien de trekspanning of de afschuifspanning op de verbinding één van de door de gebruiker opgegeven maximumwaarden voor trekspanning of afschuifspanning overschrijdt.

De constante schade model simuleert het verzwakken en verbreken van bindingen tussen deeltjes in een klomp ten gevolge van botsingen.

Een andere toevoeging aan deze compatibiliteit zijn twee veldfuncties, Onderdelen met deeltjesbinding en Deeltjesgebonden componentgrootte die nu kunnen worden toegepast op flexibele vezels.

Cohesiemodel voor grove korrels

De aanpak voor het modelleren van grove korrels voor DEM is nu compatibel gemaakt met lineaire cohesie. Een toevoeging die cohesieve simulations van fluidbeddingen mogelijk maakt. De video hieronder toont een vergelijking van 608 miljoen deeltjes met een grootte van 100 micron, voorgesteld door 76000 grofkorrelige pakketten. Zowel de Grove korrel Deeltjesmodel en de Perceelcontact grove korrel model kan worden uitgevoerd met lineaire cohesie.

Veel opwindend nieuws voor de meerfasemogelijkheden de laatste tijd. Ik hoop dat dit nuttig voor u is geweest en zoals gewoonlijk kunt u contact opnemen met support@volupe.com als je vragen hebt.

Auteur

Robin Viktor

Robin Victor
+46731473121
support@volupe.com

Meer blogberichten

nl_BEDutch