本案例来自于Fluent官方教程。之前曾在博客上发布过，然而还是有不少人说做不出来，今天再次发布，步骤更加详细，应该能够做的出来的。

1 介绍

本案例的利用Mixture多相流模型以及Evaporation-Condensation模型解决传热与传质问题。

本教程包含的内容：

• 使用Mixture多相流模型解决混合多相流问题

• 使用蒸发-冷凝模型（Evaporation-Condensation模型）

• 选择合适的求解设置

• 结果数据后处理

2 案例描述

本教程要解决的问题如下图所示。初始状态下，容器中包含有温度接近沸点的水（温度372K），容器底部温度573K，在热传导的作用下，底部壁面附近温度会超过水的饱和温度（373K），此时水会发生相变（沸腾）产生气泡，在浮力的作用下气泡会上升。

3 启动Fluent

• 启动Fluent

• 选择2D及Double Precision

• 选择OK按钮启动Fluent

4 读入网格

• 利用菜单File → Read → Mesh…读入网格文件Boil.msh

5 General设置

• 选择模型树节点General

• 点击Scale按钮查看计算域尺寸

• 点击Check按钮检查网格质量

• 可点击Display按钮查看网格

6 Multiphase设置

这里选用Mixture多相流模型。

• 双击模型树节点Models > Multiphase，弹出多相流设置对话框

• 选择Mixture多相流模型

• 设置Number of Eulerian Phases为2

• 激活选项Implicit Body Force

• 点击OK按钮关闭对话框

注：若计算域中某一相的运动主要受浮力或重力影响的话，则建议激活选项Implicit Body Force。

7 能量方程

• 右键选择模型树节点Models > Energy，选择弹出子菜单On

8 Materials设置

从材料数据库中添加材料water-liquid及water-vapor，并修改参数。

• 右键点击模型树节点Materials > Fluid，选择子菜单New…打开新建材料对话框

• 设置Name为water-liquid

• 设置viscosity为0.0009

• 设置Molecular Weight为18.0152

• 设置Standard State Enthalpy为0

• 其他参数保持默认设置，点击按钮Change/Create修改并创建材料

同样的方法创建第二种材料water-vapor，也可以直接从材料数据库中提取。修改其材料参数：

• 设置Density为0.5542 kg/m3

• 设置Cp为2014 j/kg-K

• 设置Thermal Conductivity为0.0261

• 设置Viscosity为1.34e-5

• 设置Molecular Weight为18.0152

• 设置Standard State Enthalpy为2.992325e7

• 设置Reference Temperature为298.15 K

• 点击按钮Change/Create修改并创建材料

9 设置Phase

设置液态水为主相，水蒸气为第二相。

• 鼠标双击模型树节点Models > Multiphase > Phaes > Phase-1-Primary Phase，弹出主相设置对话框

• 设置Phase Material为water-liquid，修改Name为liquid，点击OK按钮关闭对话框

• 鼠标双击模型树节点Models > Multiphase > Phaes > Phase-2-Secondary Phase，弹出第二相设置对话框

• 设置Name为vapor，设置Phase Material为water-vapor，设置Diameter为0.0002 m

• 点击OK按钮关闭对话框

10 设置相间作用

• 双击模型树节点Models > Multiphase > Phase Interactions，弹出相间相互作用设置对话框

• 在弹出的对话框中，切换至mass标签页

• 设置Number of Mass Transfer Mechanisms为1

• 设置From Phase为liquid

• 设置To Phase为vapor

• 选择Mechanism为evaporation-condensation

选择蒸发-冷凝模型后，会弹出模型参数设置对话框，这里保持默认设置即可。

11 Boundary Conditons设置

11.1 设置出口边界

• 双击模型树节点Boundary > poutlet ，弹出边界条件设置对话框

• 切换至Thermal标签页

• 设置Backflow Total Temperature为372 K

• 双击模型树节点Boundary > poutlet > vapor ，弹出边界条件设置对话框

• 切换至Multiphase标签页，设置Backflow Volume Fraction为0

• 点击OK按钮关闭对话框

11.2 wall-hot设置

• 双击模型树节点Boundary > wall-hot，弹出边界条件设置对话框

• 切换至Thermal标签页，设置Thermal Conditons为Temperature

• 设置Temperature为573 K

• 点击OK按钮关闭对话框

其他边界保持默认设置。

12 Operating Conodtions

• 双击模型树节点Boudnary Conditons

• 点击右侧面板中按钮Operating Conditons

• 激活选择Gravity，设置重力加速度为Y方向-9.81

• 激活选项Specified Operating Density为0.5542

• 点击OK按钮关闭对话框

13 Solution Methods

• 双击模型树节点Solution > Methods

• 设置Gradient为Green-Gauss Cell Based

• 设置Pressure为Body Force Weighted

• 其他模型均采用QUIDK格式

14 Solution Controls

• 双击模型树节点Solution > Methods

• 设置 Pressure为** 0.5**

• 设置Momentum为0.2

• 设置Volume Fraction为0.4

15 初始化

15.1 全域初始化

• 双击模型树节点Initialization

• 右侧面板中设置Temperature为372 K

• 点击按钮Initialize进行初始化

15.2 Adapt区域

• 选择工具栏按钮Adapt > Mark/Adapt Cells > Boundary

• 在Boundary Zones列表中选择列表项wall-hot

• 点击按钮Mark进行标记

15.3 Patch区域

• 双击模型树节点Initializations，点击右侧面板中按钮Patch

• 设置前面标记的边界温度为373.15 K，如下图所示顺序进行设置

16 设置自动保存

• 双击模型树节点Solution > Calculation Activities > Autosave

• 设置Save Data File Every为100

可以设置监控动画，不过建议在专业后处理软件中进行动画输出。

17 计算

• 双击模型树节点Run Calculation

• 设置Time Step Size为0.01 s

• 设置Number of Time Steps为1000

• 点击按钮Calculate进行计算

18 计算结果

计算需要较长时间，这里没有时间算。

• 3s时刻液体速度

• 3s时刻水蒸气体积分数

• 3s时刻温度分布