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蒸发冷凝|02 Fluent设置

Fluent提供的三种多相流模型(VOF、Mixture及Eulerian)均可以启用蒸发冷凝模型。

1 激活蒸发冷凝模型

在Fluent中激活蒸发冷凝模型的基本步骤:

  • 打开Energy方程。(蒸发冷凝通常涉及到换热,需要开启能量模型)
图1 激活能量方程
  • 激活Multiphase Models。(VOF、Mixture或Eulerian模型均可使用)
图2 选择多相流模型
  • 设置Phase。
图3 设置主相与次相
  • 设置Phase Interaction

    注意:通常情况下只使用1个传质机理。虽然Fluent允许在任意相之间定义多个传质机理(包括同一相之间),但并不建议使用,因为传质模型基于单一质量传递过程而开发,这些模型并没有考虑到流动系统中两种传质机理之间可能存在的相互作用。如果需要考虑多个传质机理,可以使用UDF进行定义。

    • 指定Heat,Mass,Reactions标签页下传质模型,如下图所示,指定传质机理为Evaporation-condensation并打开蒸发冷凝模型参数设置对话框
    • 指定参数Number of Mass Transfer Mechanisms
图4 指定相间相互作用

注意:若使用蒸发冷凝传质机理,不管是蒸发还是冷凝,From Phase必须设置为液相。

  • 若多相流模型采用的是VOF或Mixture模型,则蒸发冷凝模型如下图所示,选择使用Lee模型并设置模型参数
图5 设置蒸发冷凝模型(Lee模型)
  • 若多相流模型选用了Eulerian模型,则蒸发冷凝模型可以选择使用Lee模型或Thermal Phase Change模型
图6 Thermal Phase Change模型

注:除了使用Fluent提供的蒸发冷凝模型外,也可以利用UDF定义源项来模拟传质过程。

2 模型参数设置

当选择了蒸发冷凝模型后,软件弹出模型参数设置对话框,如上图所示。

  • 选择蒸发冷凝模型。在VOF及Mixture多相流模型中,只能选择Lee模型;如果多相流模型选择Eulerian模型,则可以选择使用LEE模型或Thermal Phase Change模型
  • (Lee模型)指定Evaporation FrequencyCondensation Frequency ,这两个参数对应着理论模型中的参数,默认值为0.1。需要注意该参数为调整参数,在实际使用过程中,需要配合实验数据进行调整。
  • (Thermal Phase Change)指定参数From Phase Scaling Factor(对应理论模型中的参数)及To Phase Scaling Factor(对应理论模型中的)。

如果在传热计算时使用two-resistance选项,则这些参数将作为每相的相换热系数系数的乘数,默认值1通常是合适的。如果使用其他传热选项,那么这些参数对应于理论模型中的系数,而且需要根据实验数据进行校准。

  • 指定参数Saturation Temperature以确定饱和温度(理论模型中的)。Fluent提供了多种饱和温度指定方法,如下图所示。
图7 指定饱和温度

饱和温度可以采用以下方式进行指定:

  • constant:指定饱和温度为常数。
  • polynomial:指定饱和温度为压力的多项式函数
图8 多项式形式表示饱和温度
  • piecewise-linear
图9 分段线性表示的饱和温度
  • piecewise-polynomial
图10 分段多项式表示的饱和温度
  • tabular-pt-sat:以表格的形式指定饱和温度与饱和压力之间的关系。饱和温度将根据求解计算得到的绝对压力进行插值,假设计算结果处于饱和状态。

一个简单的表格的形式如下所示。

  Tsat
temp Pressure
380 195399.0883
375 156423.6016
340 134012.8962
330 117936.4991
321 105469.0929
315 95079.83957
305 86245.04955
300 78405.02466
  • 第一行为表格名称。注意不要超过128个字符
  • 第二行为输入数据的列名称,如示例中的temp与Pressure
  • 第三行及后续行为数据列表。

表中的每一行都必须以换行或回车结束,行中最后一个条目后面没有空格或制表符。必须提供足够数量的数据点,以便变量插值获得有意义的结果。出现在表的第一行和最后一行的内插量的值分别用作表的下界和上界。

表文件制作完成后,通过**User-Defined > Read Table…**打开表格读取对话框

图11 读取表格

在对话框中点击按钮Read…打开保存的表格文件,如下图所示显示表格信息,点击OK按钮导入数据

图12 表格文件管理器

此时在蒸发冷凝模型对话框中选择饱和温度为tabular-pt-sat,在弹出的对话框中可以选择饱和温度与饱和压力,如下图所示。

图13 加载表格数据

注:当使用函数或表格方式指定饱和温度时(如polynomial、piecewise-linear、piecewise-polynomial及tabular-pt-sat等),所依赖的压力为绝对压力。换句话说,将参考压力指定为零。


关于蒸发冷凝的具体案例,可查看历史文章。

Fluent|喷雾蒸发

Fluent|液滴喷射蒸发

Fluent|液池蒸发

【多相流计算】案例01:湿蒸气冷凝

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《蒸发冷凝|02 Fluent设置》
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