FLUENT太阳能蒸馏器模拟

本教程演示了太阳能蒸馏器内液态水受光照加热蒸发的相变过程。

1 启动Workbench并建立分析项目

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2019→Workbench命令，启动Workbench 2019，进入ANSYS Workbench 2019界面。

（2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）选项，即可在项目管理区创建分析项目A。

2 导入几何体

（1）在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令，此时会弹出“打开”对话框。

（2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入几何体文件。

3 划分网格

（1）双击A3栏Mesh项，进入Meshing界面，在该界面下进行模型的网格划分。

（2）依次右键选择模型外部边界，在弹出的快捷菜单中选择Create Named Selection，输入名称glass，front wall，back wall，side wall和absorber plate，单击OK按钮确认。

（3）设置网格大小为9mm。右键单击模型树中Mesh选项，选择快捷菜单中的Generate Mesh选项，开始生成网格。

（4）网格划分完成以后，单击模型树中Mesh项可以在图形窗口中查看网格。

（5）执行主菜单File→Close Meshing命令，退出网格划分界面，返回到Workbench主界面。

（6）右键单击Workbench界面中A3 Mesh项，选择快捷菜单中的Update项，完成网格数据往Fluent分析模块中的传递。

4 定义模型

（1）双击A4栏Setup项，打开Fluent Launcher对话框，单击OK按钮进入FLUENT界面。

（2）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板，Solver中Time选择Transient。勾选Gravity，在Y中填入-9.81m/s2。

5 设置材料

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。在材料库中选择导入water-liquid和water-vapor。

将water-vapor的密度设为Incompressible idea gas。

将water-liquid的密度设为piecewise-liner。Points填入12，分别对应不同温度填入不同的密度值。

Point	Temperature	density
1	293	998
2	303	995
3	313	992
4	323	988
5	333	983
6	343	978
7	353	972
8	363	965
9	373	958
10	383	951
11	393	943
12	403	935

（2）在材料库中选择导入固体物质wood，同时创建新固体物质glass。glass的density填入2500，Cp填入750，Thermal Conductivity填入1.15。

6 设置多相流

（1）在模型设定面板Models中双击Multiphase按钮，弹出Multiphase Model（多相流模型）对话框，选择VOF，Number of Eulerian Phases填入3，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（2）在模型设定面板Models中双击Multiphase下的Phases按钮，弹出Phase（多相流设置）对话框，在Phase-1对话框中，Phase Material选择air，在Phase-2对话框中，Phase Material选择water-vapor，在Phase-3对话框中，Phase Material选择water-liquid，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（3）在模型设定面板Models中双击Multiphase下的Phases Interactions按钮，弹出Phase Interactions对话框，在Mass选项卡中，Number of Mass Transfer Mechanisms填入2，分别设置from phase water，to phase vapor和 from phase vapor，to phase water，Mechanism均选择为evaporation-condensation。