定义用于融化-凝固模型的液相

定义液相并应用融化-凝固模型。

Simcenter STAR-CCM+ 中将正在冻结的水作为欧拉相建模。水的属性来自材料数据库,但为适合问题需要做了一些修改。本教程中减小了潜热的值,目的是让冻结情况比使用默认值时出现得更快。但对于实际案例,请将潜热值保持为其初始设置。

要定义用于融化-凝固模型的液相:

创建 H2O 相。
  1. 物理 1 连续体中,右键单击模型 > 多相 > 节点,然后创建一个新相。
  2. 相 1 节点重命名为 H2O
  3. 对于 H2O 相,请按顺序选择下列模型:

    组合框

    模型

    启用模型

    能量(自动选择)

    湍流(自动选择)

    材料

    液体

    状态方程

    恒密度

    可选模型

    融化-凝固

  4. H2O 模型选择对话框的左窗格中,选择 Physics 1(物理 1) 节点。
  5. 物理 1 模型选择对话框的可选模型组合框中,选择融化-凝固流体停止
  6. 单击关闭
  7. 选择 > H2O > 模型 > 融化-凝固节点,然后将亚松弛因子设为 0.1

将固相体积分数阈值设为高于液相中使流体停止的值。

  1. 选择 H2O > 模型 > 液体 > H2O > 材料属性 > 流动性阈值 > 常数节点,然后将设为 0.999

H2O 的导热率随着相和温度的变化而变化。在本模拟中,假定各相下的导热率恒定不变。

冰的导热率是 2.33 W / m K,而 H2O 的导热率是 0.620271 W/m K。使用条件表达式设置 H2O 相的导热率。当温度小于或等于 273 K 时,将导热率设置为 2.33 W/m K;当温度更高时,将导热率设置为 0.620271 W / m K。

创建阶跃函数以设置 H2O 的导热率:

  1. 右键单击自动化 > 场函数节点,然后在弹出菜单中选择新建 > 标量
  2. 用户场函数 1 重命名为可变导热率
  3. 选择可变导热率节点,然后设置下列属性:
    属性 设置
    函数名 可变导热率
    定义 (${Temperature} <= 273.)? 2.33 : 0.620271
  4. 用下列值填写尺寸对话框,以便将尺寸设置为 Power/Length-Temperature


    随即显示属性窗口,如下所示。



将此可变导热率用于 H2O 相。
  1. 编辑 > H2O > 模型 > 液体 > H2O > 材料属性节点,然后设置以下属性:
    节点 属性 设置
    导热率 方法 场函数
    导热率 > 场函数 标量函数 可变导热率
    融合潜热 > 常数 价值 100000.0 J/kg
    液相线温度 > 常数 价值 273.0 K
    固相线温度 > 常数 价值 273.0 K
  2. 保存模拟。