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十三、FLUENT蒸发/冷凝模型

许多学生需要研究的问题如蒸发冷凝。当温度低于当前蒸汽压力对应的饱和温度时,冷凝就会发生。蒸发可在任何温度下进行。Fluent具有蒸发冷凝模型,确切地说,Fluent相变模型更适合沸腾和冷凝,饱和温度是一个定值,当然可以通过UDF模拟蒸发问题,改变饱和温度。

本例简要描述了一个简单的例子Fluent蒸发冷凝模型的使用方法。

本例的模型较为简单,如图所示。计算域高1m,宽0.2m。顶部边界为压力出口,底部有高温壁hot_wall,温度570K,其他壁面wall绝缘边界。计算域最初充满0.9m深的水。

打开fluent,导入上一步生成的网格模型。Scale检查网格尺寸。

我们需要确保计算域的尺寸。在这种情况下,x方向尺寸0~0.2m,y方向0~1m。

选择压力基(pressure-based)求解器,同时选择瞬态模拟。考虑重力,因为当水沸腾时,水蒸气会在浮力作用下向出口移动。重力加速度设置为y方向,大小-9.81m/s2。

添加多相流模型为VOF设置欧拉相的模型为2。

激活能量方程。

本例为不激活湍流模型的层流流动。

添加材料water-vapor及water-liquid。修改材料属性。

Water-liquid属性:

Density:1000kg/m3

Viscosity:0.0009kg/m-s

Standard state enthalpy:0 j/kgmol

Reference temperature:298K

其他属性采用默认属性。

Water-vapor属性:

Cp:2014j/kg-k

Standard state enthalpy:2.99e7j/kgmol

Reference temperature:298.15K

默认设置其他属性。

以液态水为主相,水蒸气为第二相。气泡直径0.0002m。

定义相间作用,即定义蒸发/冷凝模型。点击interaction按钮进入对话框。选择from phase为water,选择to phase为vapor,即从液体到气体,选择模型evaproation-condensation。弹出模型定义对话框。蒸发系数和冷凝系数设置为5,饱和温度设置为373.15K。

注:

本例的边界条件相对简单。

Outlet:出口蒸汽含量为100%,温度为372K

Walls:设置为绝缘边界。heat flux为0

Hot wall:设置temperature为570K

设置operating conditions,参考密度为0.5542。

设置pressure-Velocity耦合设置为PISO,volume fraction采用Geo-Reconstruct能准确捕捉气液界面的几何重构算法。VOF模型时,volume fraction可采用几何重构法。

在solution controls亚松弛因子设置在面板上。pressurewie为0.5,momentum为0.2,volume fration为0.2。

设置初始化temperature为372K。

需要patch两个区域:

1、与hotwall相邻hotwall温度高达570K,沸点373超过水.15K,因此需要adapt出hotwall温度为373.15K。

2、Patch初始水位。由于初始状态下计算域中的深0.9m水,所以需要通过patch标出来。【Adapt】>【boundary】,对话框弹出如图12所示boundary zones中选择hotwall,设置number of cells为1,点击mark这个区域节点可以标记,下一步是温度patch。

点击patch…弹出图所示对话框的按钮。

下一步patch水位。

点击菜单【Adapt】>【region…】进入区域标记对话框。设置如图14所示。

点击mark进行标记。

进入patch如图15所示设置对话框。patch完成设置。

此时可以查看云图进行检查patch是否正确。

设置每4个时间步显示一帧,将动画保存在内存中,无需设置保存图片的位置。显示蒸汽体积分数。

设置时间步长0.01s,时间步数1000步,迭代计算。

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标签: 水面蒸发传感器yt

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