液体吸收和转移:喷涂
在很多行业中,喷涂是将液滴涂层均匀分布到各种表面上的常见工艺。喷涂用于食品和制药行业,一种常见的应用场景是药片的涂层用以控制片剂中活性成分的释放,或通过保护片剂免受环境影响来保持其稳定性。其他应用场景包括糖衣用以改善口味或提高片剂的美观性。在 Simcenter STAR-CCM+ 中,喷涂的建模方式是将拉格朗日多相 (LMP) 与离散元方法 (DEM) 组合在一个模拟中。LMP 用于对喷雾建模,DEM 用于对要喷涂的固体颗粒建模。
在本教程中,您将模拟一种简化的喷涂工艺,在该工艺中,涂层液以液滴的形式喷射到部分填充了实心圆柱形片剂的旋转滚筒中。下图显示配置:

混合器是一个封闭系统,仅由壁面边界和挡板组成。其旋转使用刚体以 10 rpm 速率旋转来建模。
圆柱形片剂建模为液-固-气混合物的 DEM 颗粒。在第一个时间步之后,10000 片片剂喷射到混合器体中。涂层液建模为球形拉格朗日液滴。这些液滴通过使用外锥角为 80 度的实心锥喷射器喷射。
涂层液的传递通过以下机制和相间相互作用模型实现:
- 吸收 - 对涂层液喷射到片剂上的传递行为进行建模,同时使质量和动量守恒。
- 液体组分传递 - 对湿-固体颗粒的液体组分在接触时相互传递建模,同时使质量和动量守恒。