本案例演示利用CFX计算液滴注入热空气区域并蒸发的过程。

注：本案例来自ANSYS官方培训教程。

1 案例描述

在一个通有低流速干热空气的管道管道中心释放一个直径0.05 cm的水滴，计算水滴的蒸发过程。

参考文献：Transport Phenomena, Bird Stewart, Lightfoot (1960), Wiley, p. 648

案例计算结果如图所示。

2 CFX设置

2.1 启动CFX并导入网格

• 从开始菜单启动CFX 2019，设置工作路径，点击按钮CFX-Pre进入CFX

• 选择菜单File → New Case打开新建对话框

• 选择仿真类型为General，点击OK按钮新建仿真

• 鼠标右键选择模型树节点Mesh，选择弹出菜单项Import Mesh you CFX Mesh

• 选择并打开计算网格文件droplet.gtm

注：gtm是CFX的原生网格格式。

2.2 定义混合物

1、新建材料Mixture

• 鼠标右键选择模型树节点Materials，点击弹出菜单项Insert → Material插入新材料

• 弹出对话框中为新材料命名为Mixture，点击OK按钮进入材料编辑面板

• 如下图所示设置材料组成，点击OK按钮关闭对话框

2、创建材料hbm

• 鼠标右键选择模型树节点Materials，点击弹出菜单项Insert → Material插入新材料

• 弹出对话框中为新材料命名为hbm，点击OK按钮进入材料编辑面板

• 如下图所示的材料编辑面板，进入Basic Settings标签页，指定材料组成

• 进入Saturation Properties标签页，指定材料属性，点击OK按钮关闭面板

3、修改材料water ideal gas属性

• 鼠标选择模型树节点water Ideal Gas，点击弹出菜单项Edit打开材料编辑面板

• 进入Material Properties标签页，如下图所示指定材料属性，点击OK按钮关闭对话框

2.3 设置默认计算区域

• 鼠标右键选择模型树节点Default Domain，点击弹出菜单项Edit打开设置面板

• 进入Basic标签页，指定Material为Mixture，激活重力加速度，如下图所示

• 添加材料droplet，如下图所示

• 如下图所示设置droplet材料属性

• 进入Fluid Models标签页，如下图所示进行设置，点击OK按钮关闭对话框

• 进入Fluid Specific Models标签页，如下图所示设置Fluid 1的属性

• 如下图所示，激活选项Kinematic Diffusivity，设置参数为0.292 m2/s

• 如下图所示组分droplet的热参数及浮力模型

• 进入Fluid Pair Models标签页，如下图锁舌，设置Particle Coupling为Fully Coupled，设置Drag Force为Schiller Naumann，激活Liquid Evaporation Model

• 进入Particle Injection Regions标签页，如下图所示，新建颗粒入射器并命名为droplet

• 如下图所示设置颗粒入射参数

2.4 设置边界条件

1、入口边界inlet

• 新建入口边界，指定入口速度为0.1 m/s，设置温度为140 F，指定water质量分数为0，如下图所示

2、出口边界outlet

• 新建出口边界outlet，如下图所示，指定出口静压为0 Pa

3、壁面边界

• 如下图所示，指定壁面边界为绝热边界

2.5 求解参数设置

• 鼠标右键选择模型树节点Solver Control，点击弹出菜单项Edit打开设置面板

• 如下图所示设置求解迭代参数

• 如下图所示进入Particle Control标签页，指定颗粒迭代参数

2.6 启动计算

• 点击工具栏按钮Define Run弹出设置对话框

• 如下图所示设置接收参数，点击按钮Start Run开始计算

3 计算结果

• y=0面上水蒸气质量浓度

• 速度分布

案例模型文件：

https://pan.baidu.com/s/1CjPR7ZvWh8g8l9DOF-5ljA 

提取码: 98ce

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道