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1、學會基本的VOF模型設置流程

2、學會利用蒸發(fā)-冷凝模型來模擬傳熱沸騰

目錄

1摘要4

2傳熱沸騰模型介紹4

3前處理4

4求解設置5

4.1啟動Fluent5

4.2網(wǎng)格縮放6

4.3求解器設置7

4.4多相流模型設置8

4.5能量方程求解設置9

4.6紊流模型設置10

4.7添加材料11

4.8多相流中相設置12

4.9操作條件設置14

4.10邊界條件設置15

4.10.1heatsource邊界條件設置15

4.10.2wall_surface邊界條件設置17

4.10.3top邊界條件設置18

4.11求解方法設置19

4.12流場初始化21

4.13計算自動保存設置24

4.14求解25

5后處理26

5.1迭代殘差曲線26

5.2云圖顯示26

5.2.1創(chuàng)建x=0平面26

5.2.2體積分數(shù)云圖27

5.2.3速度分布云圖29

5.2.4密度分布云圖31

5.3矢量圖顯示33

6結論35

1?摘要

沸騰傳熱是熱量從壁面?zhèn)鹘o液體，使液體沸騰氣化到對流傳熱過程。本算例將演示如何用Fluent中的VOF模型和蒸發(fā)-冷凝模型來模擬傳熱沸騰。

2?傳熱沸騰模型介紹

圖 1是傳熱沸騰模型三維示意圖。容器為圓柱體，圓柱高40cm，底面直徑為16cm，底部受熱區(qū)域為圓形，圓心位置與圓柱底面圓心重合，直徑為5cm。

3 前處理

在DesignModeler中建立模型，然后在Ansys Meshing中劃分網(wǎng)格。圓柱底部受熱區(qū)域為heatsource，類型為wall；底部其他區(qū)域以及圓柱側(cè)面為wall_surface，類型為wall；圓柱頂面為top，類型為pressure_outlet。模型網(wǎng)格劃分如圖 2所示。

4 求解設置

4.1?啟動Fluent

啟動Fulent，將Dimension設置為3D，如圖 3所示。

4.2 網(wǎng)格縮放

在DesignModeler中建模時默認采用m作為單位。為了進一步確保模型尺寸設置正確，建議打開scale來檢查模型尺寸設置是否正確。如果不正確，通過設置縮放因子來設置。網(wǎng)格縮放設置如圖 4所示。

4.3 求解器設置

將Solver Type設置為Pressure-Based，Solver Time設置為Transient，并勾選Gravity，設置x方向和y方向重力加速度為0，z方向重力加速度為-9.81m/s2。如圖 5所示。

4.4 多相流模型設置

打開模型樹中的【Model】→【Multiphase】，MultiphaseModel選用Volume of Fluid模型，Number of Eulerian Phases設置為3。其他設置保持默認。如圖 6所示。

4.5? 能量方程求解設置

打開模型樹中的【Model】→【Energy】，勾選Energy Equation。如圖 7所示。

4.6? 紊流模型設置

打開模型樹中的【Model】→【Viscous】選擇k-epsilon模型，其余保持默認，設置如圖 8所示。

4.7? 添加材料

雙擊模型樹中的【Materials】，在彈出的對話框右側(cè)選擇【Fluent database】，在Fluent Database Materials對話框中找到water-liquid，water-vapor項，單擊下方copy選項。

4.8? 多相流中相設置

打開模型樹中的【Models】→【Multiphase】→【Phases】，設置Primary Phase的名稱為air，材料為air，Secondary Phase的名稱為water-liq，材料為water-liquid, Secondary Phase的名稱為water-vap，材料為water-vapor。如圖 10所示。

打開模型樹中的【Models】→【Multiphase】→【Phase Interactions】，選擇Mass選項卡，From Phase設置為water-liq，ToPhase設置為water-vap，Mechanism設置為evaporation-condensation。如圖11所示。單擊Edit，在彈出的Evaporation-Condensation Model對話框中設置Evaporation Frequency為0.2，Condensation Frequency為0.1，其他選項保持默認，如圖 12所示。

4.9? 操作條件設置

雙擊【Cell-Zone-Conditions】，點擊Operating-Conditions。OperatingPressure保留默認值(國際標準大氣壓值)。設置ReferencePressureLocation為x=0m，y=0m，z=0m。勾選Specified Operating Density，設置Operating Density為0.5542。如圖 13所示。

4.10 邊界條件設置

4.10.1?heatsource邊界條件設置

雙擊【Boundary Conditions】，編輯【Zone】中的heatsource，Momentum選項卡中設置保持默認，如圖 14所示；Thermal選項卡中Thermal Conditions選擇Temperature，Temperature設置為1873.15，其余選項保持默認。如圖 15所示

4.10.2? wall_surface邊界條件設置

雙擊【Boundary Conditions】，編輯【Zone】中的heatsource，Momentum選項卡中設置保持默認，如圖 16所示；Thermal選項卡中Thermal Conditions選擇Temperature，Temperature設置為1873.15，其余選項保持默認。如圖 17所示

4.10.3? top邊界條件設置

雙擊【Boundary Conditions】，編輯【Zone】中的top，在下方的TYPE中選擇為Pressure outlet。Momentum選項卡中設置保持默認，如圖 18所示；Thermal選項卡中設置保持默認，如圖 19所示。

4.11 求解方法設置

打開模型樹中【Solution】→【Methods】，將Scheme選擇為PISO算法，其他選項保持默認。如圖 20所示。

4.12 流場初始化

雙擊【Initialization】，將默認的Hybrid-Initialization改為Standard Initialization，注意Initial Values中將water-liq Volume Fraction和water-vap Volume Fraction設置為0，單擊Initialize。如圖 22所示。

單擊SettingUpDomain工具欄選項卡中Adapt選項卡中的Mark/AdaptCells，在下拉菜單中選擇Region。首先設置XMin為-0.1，X Max為0.1，Y Min為-0.1，Y Max為0.1，Z Min為0，Z Max為0.2，單擊Mark。如圖 23所示。

雙擊【Initialization】，單擊Patch。Phase選擇water-liq，Variable選擇Volume Fraction，Registers to Patch中選中hexahedron-r0，然后將Value改為1，單擊Patch。如圖 24所示。

Phase選擇mixture，Variable選擇Temperature，Registers to Patch中選中hexahedron-r0，然后將Value改為365，單擊Patch。如圖 25所示。

4.13 計算自動保存設置

打開【CalculationActivities】→【Autosave】，設置Save Data File Every (Time Steps)為4，其余選項保持默認。如圖 26所示。

4.14? 求解

雙擊Run Calculation，設置Time Step Size為0.1，Number of Time Steps為1000，Time Stepping Method為Fixed，Max Iterations/Time Step為20。如圖 27所示。

5 后處理

5.1?迭代殘差曲線

迭代殘差曲線如圖 28所示。

5.2 云圖顯示

5.2.1?創(chuàng)建x=0平面

單擊Setting Up Domain工具欄選項卡中Surface選項卡中的Create->Iso-Surface，Surface of Constant選擇Mesh，X-Coordinate，Iso-Values設置為0，From Zones選擇fluid，New Surface Name為Plane-4。如圖 29所示。

5.2.2? 體積分數(shù)云圖

雙擊左側(cè)樹Results下的Contour，創(chuàng)建云圖，Contour-of選擇Phase的Volume fraction，Phase選擇water-vap，Options中勾選Filled，Surfaces列表中選中plane-4，單擊Save/Display，如圖 30所示。顯示結果如圖 31所示。

5.2.3? 速度分布云圖

將Contour-of設置為Velocity的Velocity Magnitude，Phase為mixture，Surfaces列表中選中plane-4，單擊Save/Display，如圖 32所示。顯示結果如圖 33所示。

5.2.4? 密度分布云圖

將Contour of 設置為Density的Density，Phase為mixture，Surfaces列表中選中plane-4，單擊Save/Display，如圖 34所示。顯示結果如圖 35所示。

5.3 矢量圖顯示

雙擊左側(cè)樹Vectors，如圖19所示，在Surface中選擇Plane-4，Vectors of選為Velocity，Scale設置為15，Skip設置為0，單擊Apply，如圖 36所示，結果如圖 37所示。

6? 結論

本算例通過Fluent的VOF模型和蒸發(fā)-冷凝模型模擬了傳熱沸騰問題，結果表明該模擬能很好的模擬沸騰過程中水由液體轉(zhuǎn)化成氣態(tài)的過程。有關模擬結果的進一步對比分析可以根據(jù)傳熱學理論進行，此處省略。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的fluent linux运行算例,Fluent算例精选｜03利用VOF和蒸发-冷凝模型的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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