搜索Fluent中的蒸發、冷凝模型實例—官方教程
2016-08-11 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
[本例改編自fluent官方教程]
FLUENT中帶有蒸發/冷凝模型,可以用于蒸發與冷凝模擬。本例用一個簡單的例子來簡要描述該模型的使用方法。
1 模型描述
本例的模型較為簡單,如圖1所示。計算域高1m,寬0.2m。頂部邊界為壓力出口,底部有一高溫壁面hotwall,溫度570K,其他壁面wall為絕熱邊界。計算域內初始充滿0.9m深的水。劃分網格如圖2所示。
圖1 計算域描述 圖2 網格模型
2 導入網格
打開fluent,導入上步生成的網格模型。Scale檢查網格尺寸。如圖3所示。
圖3 scale計算域
確保計算域尺寸是我們所需要的。本例中x方向尺寸0~0.2m,y方向0~1m。
3 設置求解器
選擇壓力基(pressure-based)求解器,同時選擇瞬態模擬。
由于水沸騰時水蒸氣會在浮力作用下向出口運動,因此考慮重力。設置重力加速度為重力加速度為y方向,大小-9.81m/s2。如圖4所示設置。
圖4 設置求解器
4 設置計算模型
添加多相流模型為mixture模型,勾選slip velocity及implicit body force,設置歐拉相數量為2。如圖5所示。
圖5 多相流模型選擇 圖6 能量方程
激活能量方程。如圖6所示。
此例為層流流動,不激活湍流模型。
5 材料設置
添加材料water-vapor及water-liquid。修改材料屬性。
Water-liquid屬性:
Density:1000kg/m3
Viscosity:0.0009kg/m-s
Standard state enthalpy:0 j/kgmol
Reference temperature:298k
其他采用默認屬性。
Water-vapor屬性:
Cp:2014j/kg-k
Standard state enthalpy:2.99e7j/kgmol
Reference temperature:298.15k
其他屬性采用默認設置。
6 相設置
設置液態水為主相,水蒸氣為第二相。設置氣泡直徑0.0002m。如圖7,圖8所示。
圖7 設置主相
圖8 設置第二相
定義相間作用,即定義蒸發/冷凝模型。點擊interaction按鈕進入如圖9所示對話框。選擇from phase為liquid,選擇to phase為vapor,即為由液態轉化為氣態,選擇模型為evaproation-condensation。此時彈出模型定義對話框,如圖10所示。這里采用默認設置即可。
圖9 選擇蒸發/冷凝模型
圖10 設置蒸發模型
7 設置邊界條件
本例的邊界條件較為簡單。
Outlet:采用壓力出口,設置出口蒸氣含量100%,溫度372K
Walls:設置為絕熱邊界。設置heat flux為0
Hot wall:設置temperature為570K
設置operating conditions如圖11所示。
圖11 operation condition
設置參考密度為氣相密度0.5542。
8 求解方法
設置pressure為body force weighted,其他momentum、volume fraction、energy全采用quick算法,有利于提高計算精度。
在solution controls面板中設置亞松弛因子。設置pressurewie為0.5,momentum為0.2,volume fration為0.2。
9 初始化
初始化時設置temperature為372K。
需要patch兩個區域:
1、與hotwall相鄰網格節點。由于hotwall溫度高達570K,超出水的沸點373.15K,因此需要adapt出hotwall邊界相鄰節點區域,設置其溫度為373.15K。
2、Patch出初始水位。由于初始狀態下計算域中有深0.9m的水,因此需要通過patch將其標記出來。
【Adapt】>【boundary】,彈出如圖12所示對話框,在boundary zones中選擇hotwall,設置number of cells為1,點擊mark即可對此區域節點進行標記,下一步進行溫度patch。
圖12 標記臨壁面節點
點擊patch…按鈕,彈出圖13所示對話框。
圖13 溫度patch
下一步patch水位。
點擊菜單【Adapt】>【region…】進入區域標記對話框。進行如圖14所示設置。
點擊mark進行標記。
圖14 區域標記
進入patch對話框,進行如圖15所示設置。點擊patch完成設置。
圖15 水位patch
此時可以查看云圖,以檢查patch是否正確。
10 其他設置
OK,該定義的都定義完了,剩下的就是一些監測量、動畫什么的設置,這些都很基礎,這里不再贅述。
11 設置計算
設置時間步長0.01s,時間步數1000步,迭代計算。
圖16 迭代計算
經常會碰到這些問題
模擬熱管中工質蒸發冷凝,FLUENT中自帶的蒸發冷凝模型可以用嗎?
還需要添加混合源項什么的嗎?
使用蒸發冷凝模型后,若要再用UDF添加源項,UDF中如何編寫讀取單元的飽和溫度及質量轉移?
等等問題,歡迎參與fluent培訓或相關研討會。
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