蒸发/冷凝模型参考

在液膜模型中,会在液膜和总体连续体之间的交界面上发生蒸发和冷凝。

此模型适用于液膜-VOF 相的相间相互作用(对于混合液膜-VOF 模拟)和液膜-物理连续体相互作用(对于所有其他模拟类型)。

液膜蒸发和冷凝模型将作为扩散限制模型实现。因此,它不直接用于能量传输支配相变的流态。例如,在纯蒸汽冷凝期间或在沸点附近产生蒸发时。在此类饱和状态下,可以切换为使用热限制蒸发和冷凝模型。

1. 蒸发/冷凝模型参考
理论 请参见蒸发和冷凝
提供方式 [相间相互作用] > 模型 > 可选模型
节点路径示例 连续体 > 物理 1 > 模型 > 多相互动作用 > 相间相互作用 > [相间相互作用] > 模型 > 蒸发/冷凝
要求 物理连续体选择:
  • 具有多组分气体的单相物理连续体。
  • 具有多组分气体相的流体域体积 (VOF) 多相连续体。
  • 液膜模型已激活,液膜相定义为多组分液体

使用液膜相和相应 VOF 相或物理连续体定义了液膜-VOF 相间相互作用液膜-物理连续体相互作用

属性

请参见蒸发/冷凝模型属性

激活 物理模型

仅限液膜物理连续体相互作用:

活性系数
  • Raoult 定律
  • 修正 UNIFAC
请参见活性系数参考模型
材料 成型热汽化潜热饱和压力标准状态温度临界温度

请参见材料属性

场函数 请参见蒸发/冷凝模型场函数

蒸发/冷凝模型属性

热限制

热限制可防止无限蒸发率,即使温度等于饱和温度时也是如此。此模型限制可以远离或朝向交界面传输的热量,以补偿相变导致的潜热变化。

  • 激活:求解器使用蒸发和冷凝模型的热限制实施。此模型用于饱和流态,例如,在纯蒸汽冷凝期间或在沸点附近产生蒸发时。此选项是默认选项。
  • 停用:求解器使用流体动力受限的蒸发和冷凝模型。此模型用于非饱和流态。

有关详细信息,请参见蒸发和冷凝求解过程

亚松弛因子

每次迭代时,此属性都会控制新计算的求解取代旧求解的范围。如果蒸发过程非常密集,可能会出现收敛或稳定性问题。如有必要,降低此值以增强收敛并稳定模拟。

饱和阈值
Eqn. (2799)中用于确定是否发生饱和的饱和比。此设置可用于调整液膜蒸发和冷凝模型切换到饱和模式的时间。
成核密度

蒸发和冷凝液滴的成核密度。此值为 Eqn. (2801) 中的 N

有关更多信息,请参见干燥壁面蒸汽冷凝

核最小半径

蒸发和冷凝液滴的最小半径。此值为 Eqn. (2801) 中的 R min

指定的成核密度和蒸发/冷凝液滴最小半径定义限制液膜厚度。低于此限制时,假设液膜为液体的液滴分布,而不是液体沿整个壳区域的平直分布。液滴数根据成核密度计算,液滴半径根据液膜厚度算出。如果计算的液滴半径小于指定的核最小半径,则使用核最小半径。

当根据液体液滴分布计算的交界面面积小于壳面积时,较小的面积用于计算蒸发和冷凝产生的质量和能量源。交界面面积的此类减少会降低相交换的速度。但是,如果液体液滴分布交界面面积大于壳面积,则不会改进相交换。壳面积将用于所有计算。

有关更多信息,请参见干燥壁面蒸汽冷凝

线性化薄膜能量源
激活时,在薄膜能量方程中线性化相变效应。
线性化气体能量源
激活时,在气体能量方程中线性化相变效应。
冷凝
激活时,冷凝包含在相间相互作用中。
蒸发
激活时,蒸发包含在相间相互作用中。

材料属性

液膜模拟中包含任何能量模型时可用。可以为每个薄膜相以及薄膜多组分相的每个组分设置以下材料属性:

成型热
指从相应标准状态元素形成 1 千克材料时产生的热量 [J/kg]。请参见使用成型热
汽化潜热
可用于多组分相的组分级别。
方法 对应方法节点
焓差
焓差
此节点不提供任何属性。
请参见使用焓差法计算汽化潜热
对于具有液膜模拟的 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder,可以使用恒定标量分布、场函数、多项式 (T) 或表 (T) 方法指定此属性。
饱和压力

饱和压力 p s a t 是平衡相应液体组分时每个蒸汽组分的压力。每个液体组分都需要此值,可以将其指定为场函数多项式 (T)表 (T) 或以下任一项:

方法 对应方法节点
安托因方程

安托因方程

使用安托因方程定义饱和压力。请参见使用安托因方程
瓦格纳方程

瓦格纳方程

使用瓦格纳方程定义饱和压力。请参见使用瓦格纳方程

标准状态温度
定义材料标准状态时的温度。请参见使用标准状态温度
临界温度
无论应用的压力如何,超出此温度材料均无法液化的温度。每个液体组分都需要此值。

蒸发/冷凝模型场函数

激活液膜蒸发和冷凝模型后,可以使用以下原始场函数。它们可用于监视发生蒸发或冷凝的速度。

液膜蒸发潜热通量 在交界面处喷射的蒸发潜热 (W/m2)。
液膜蒸发率 每个组分的蒸发率 (kg/m2-s)。
液膜蒸发质量分数 每个相互作用组分的交界面气体侧上的饱和蒸汽质量分数。