使用开源软件对 Rushton 涡轮搅拌罐进行 CFD 模拟及对基于 MRF 的旋转建模的批判性评估
流体动力学
2025-08-06 v1
摘要
本文对多重参考系技术对 Rushton 涡轮搅拌罐稳态 RANS 模拟的影响进行了批判性评估。该分析基于开源软件 OpenFOAM，重点关注 MRF 区域的直径和厚度选择及其对罐内预测速度场和混合时间的影响。在涡轮相同操作条件下比较了五种不同直径的 MRF 区域，结果显示速度分布差异有限，且总体上与现有实验数据吻合良好。然而，在罐内预测的湍流强度水平中发现了显著差异，对于最大直径的情况，在 MRF 区域边界处产生了大量人工生成的湍流。通过使用冻结流场假设模拟被动标量的释放，评估了湍流场不同预测结果对罐内混合过程建模的影响。结果表明，当比较不同尺寸的 MRF 区域时，混合时间的变化高达三倍。因此，本研究强调了在基于 RANS 的搅拌罐模拟中，将评估 MRF 区域尺寸对数值结果的影响作为标准做法的重要性。
引用
@article{arxiv.2508.03176,
title = {CFD simulation of a Rushton turbine stirred-tank using open-source software with critical evaluation of MRF-based rotation modeling},
author = {Alfred Reid and Riccardo Rossi and Ciro Cottini and Andrea Benassi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.03176},
year = {2025}
}