沸腾建模

沸腾是液体的快速汽化。当液体加热到沸点(液体的饱和温度 )时,通常发生沸腾。 T s a t 其饱和蒸气压会变为等于或大于周围液体的压力。

在以下位置液体会形成蒸气:

  • 在远离表面的汽体-液体交界面上
  • 在预先存在蒸气孔或气孔的固体表面上
  • 在因密度波动而产生的大量液体中。

如果仅对由于沸腾而改进的热传递建模感兴趣,可以使用单一组分液体模拟沸腾。

要在 VOF 多相流模拟中对沸腾建模:

  1. 创建一个 VOF 多相流模拟,然后激活重力分离多相温度模型。
  2. 创建两个欧拉相:液相和表示液相气体形式的蒸汽相。

    每个相必须为单组分(即,纯液体和纯蒸汽)。VOF 沸腾模型不支持多组分相。

  3. 创建相间相互作用。先选择液体主相,然后选择蒸汽次相
  4. 相间相互作用模型选择对话框的可选模型组合框中,选择 VOF 沸腾
  5. 沸腾模型组合框中,选择以下某个选项:
    • Rohsenow 沸腾

      泡核沸腾模型,该模型适用于在相对较低的固体温度下沸腾。还包括液膜沸腾模型,方便其与高固体温度下的沸腾结合使用。

      泡核沸腾涉及汽泡(源自表面上的离散点)在受热面上的生成和增长。当超过临界热通量且连续蒸汽膜覆盖受热面时,会发生液膜沸腾。

    • 过渡沸腾

      此模型适用于泡核沸腾和过渡沸腾。

      在介于泡核沸腾中可达到的最大温度和液膜沸腾中可达到的最小温度之间的表面温度下,会发生过渡沸腾。它是一种包含两种元素的不稳定的中间沸腾形式。

  6. 关闭相间相互作用模型选择对话框。
  7. 选择 Rohsenow 沸腾过渡沸腾节点,然后设置相应的属性。
  8. 选择 HTCxArea 子节点,然后指定汽泡与周围液体之间的热传递系数。

    请参见 HTCxArea 属性

沸腾模型必须已知液相沸腾温度和汽化潜热。汽化潜热是饱和温度下蒸汽与液体之间的焓差。

  1. 设置液相和气相的材料属性。

    重要属性为:

    • 沸腾温度(仅液相)

      物质的沸腾或饱和温度 是给定压力下可在整个液体体积中从液态变为气态时所处的温度。 T s a t

    • 生成热(液相和气相)

    • 标准状态温度(液相和气相)

    请参见材料属性

  2. 对于每个壁面边界,展开 [边界] > 相条件 > [相间相互作用] > 物理值节点,然后设置相应的值。
    • Alpha_filmBoiling

      仅应用于 Rohsenow 沸腾。

      指定液膜沸腾蒸汽体积分数 ,此为蒸汽相的体积分数值,表示完全转换到液膜沸腾。 α f i l m B o i l i n g

      对于小于 的蒸汽体积分数值,假设为泡核沸腾。 α f i l m B o i l i n g 对于大于该值的值,假设为液膜沸腾。

      α f i l m B o i l i n g 值大于 1 意味着在边界没有液膜沸腾。

      请参见液膜沸腾模型

    • 沸腾比例因子

      仅应用于过渡沸腾。

      用于按比例缩放每个边界热通量 的比例因子。 q max

      请参见过渡沸腾模型