本案例利用 Fluent 计算沿倾斜平板流动的液膜并利用试验数据验证液膜厚度。
参考文献:Roy, R.P. & Jain, S. (1989). A study of thin water film flow down an inclined plate without and with countercurrent air flow. Experiments in Fluids, (7) 318-328.
”
1 问题描述
计算模型如图所示。平板倾斜角度为40°,腔内无逆流空气流动,雷诺数为417。液膜以质量通量的形式引入流体区域,计算并验证下游相应壁面上的液膜厚度。
计算参数如下。
-
几何尺寸 -
区域尺寸:500 mm x 100 mm x 100 mm -
液膜注入面宽度:5 mm -
监测壁面宽度:50 mm -
边界条件 -
液体水质量通量:76.2 kg/(m2-s) -
重力加速度:(6.305746 , 0 , -7.514896)m/s2 -
空气流动速度为零,液膜流动为层流
2 几何与网格
在SpaceClaim中创建几何模型。
边界命名如图所示。
网格尺寸采用5 mm,生成全六面体计算网格,如图所示。
3 Fluent设置
进入Fluent参数设置。
3.1 General设置
-
设置重力加速度
注:设置重力加速度分量以考虑计算域的倾斜,这里计算域倾斜角度为40°。
”
3.2 Models设置
-
选择 Laminar
进行层流计算
3.3 Materials设置
-
添加材料water-liquid
3.4 启用壁膜模型
-
鼠标双击模型树节点 Models → Eulerian Wall Film
打开壁膜设置对话框 -
如下图所示设置模型参数
-
液膜求解参数如下图所示进行设置
3.5 Cell Zone Conditions设置
-
计算区域采用默认设置
3.6 边界条件设置
1、inlet边界
-
指定速度为0 m/s,区域内的空气不流动
2、exit边界
-
采用默认参数设置
3、injection边界
-
打开 injection
边界,进入Wall Film
选项卡,如下图所示设置液膜边界
4、top边界
-
top边界指定为滑移边界
-
不考虑壁膜条件
5、wall边界
-
采用无滑移壁面
-
壁膜条件如下图所示设置
6、wall-monitor边界
-
指定为无滑移壁面
-
壁膜边界参数设置
3.7 Methods设置
-
采用默认参数设置
3.8 初始化计算
-
初始化计算
3.9 迭代计算
-
迭代计算1200步
注:壁膜计算没有残差显示。
”
4 计算结果
-
液膜厚度显示
-
液膜速度显示
-
统计监测面wall-monitor上的液膜厚度,其值为0.0005497 m
与文献中的数据进行比较,如下表所示。
文献值 | Fluent计算值 | 相对误差 | |
---|---|---|---|
液膜厚度(mm) | 0.555 | 0.5497 | -0.955% |
计算结果表现不错。本案例几何较为简单,有兴趣的道友请自行建模尝试。
(完)
本篇文章来源于微信公众号: CFD之道
评论前必须登录!
注册