【Fluent案例】：沸腾.pdf

Fluent 案例 沸腾 1 1 介绍介绍 本案例的利用 Mixture 多相流模型以及 Evaporation Condensation 模型解决传热与传质问 题 本教程包含的内容 使用 Mixture 多相流模型解决混合多相流问题 使用蒸发 冷凝模型 Evaporation Condensation 模型 选择合适的求解设置 结果数据后处理 2 2 案例描述案例描述 本教程要解决的问题如下图所示 初始状态下 容器中包含有温度接近沸点的水 温度 372K 容器底部温度 573K 在热传导的作用下 底部壁面附近温度会超过水的饱和温度 373K 此时水会发生相变 沸腾 产生气泡 在浮力的作用下气泡会上升 3 3 启动启动 FluentFluent 启动 Fluent 选择 2D2D 及 Double PrecisionDouble Precision 选择 OKOK 按钮启动 Fluent 4 4 读入网格读入网格 利用菜单 File File Read Read MeshMesh 读入网格文件 Boil msh 5 General5 General 设置设置 选择模型树节点 GeneralGeneral 点击 ScaleScale 按钮查看计算域尺寸 点击 CheckCheck 按钮检查网格质量 可点击 DisplayDisplay 按钮查看网格 6 Multiphase6 Multiphase 设置设置 这里选用 Mixture 多相流模型 双击模型树节点 Models MultiphaseModels Multiphase 弹出多相流设置对话框 选择 MixtureMixture 多相流模型 设置 Number of Eulerian PhasesNumber of Eulerian Phases 为 2 2 激活选项 Implicit Body ForceImplicit Body Force 点击 OKOK 按钮关闭对话框 注 若计算域中某一相的运动主要受浮力或重力影响的话 则建议激活选项 Implicit Body Force 7 7 能量方程能量方程 右键选择模型树节点 Models EnergyModels Energy 选择弹出子菜单 OnOn 8 Materials8 Materials 设置设置 从材料数据库中添加材料 waterwater liquidliquid 及 waterwater vaporvapor 并修改参数 右键点击模型树节点 Materials FluidMaterials Fluid 选择子菜单 NewNew 打开新建材料对话框 设置 NameName 为 waterwater liquidliquid 设置 viscosityviscosity 为 0 00090 0009 设置 Molecular WeightMolecular Weight 为 18 015218 0152 设置 Standard State EnthalpyStandard State Enthalpy 为 0 0 其他参数保持默认设置 点击按钮 Change CreateChange Create 修改并创建材料 同样的方法创建第二种材料 waterwater vaporvapor 也可以直接从材料数据库中提取 修改其材料参 数 设置 DensityDensity 为 0 55420 5542 kg m3 设置 CpCp 为 20142014 j kg K 设置 Thermal ConductivityThermal Conductivity 为 0 02610 0261 设置 ViscosityViscosity 为 1 34e1 34e 5 5 设置 Molecular WeightMolecular Weight 为 18 015218 0152 设置 Standard State EnthalpyStandard State Enthalpy 为 2 992325e72 992325e7 设置 Reference TemperReference Temperatureature 为 298 15298 15 K 点击按钮 Change CreateChange Create 修改并创建材料 9 9 设置设置 PhasePhase 设置液态水为主相 水蒸气为第二相 鼠标双击模型树节点 Models Multiphase Phaes PhaseModels Multiphase Phaes Phase 1 1 Primary PhasePrimary Phase 弹出主相 设置对话框 设置 Phase MaterialPhase Material 为 waterwater liquidliquid 修改 NameName 为 liquidliquid 点击 OKOK 按钮关闭对话框 鼠标双击模型树节点 Models Multiphase Phaes PhaseModels Multiphase Phaes Phase 2 2 Secondary PhaseSecondary Phase 弹出第 二相设置对话框 设置 NameName 为 vaporvapor 设置 Phase MaterialPhase Material 为 waterwater vaporvapor 设置 DiameterDiameter 为 0 0002 m0 0002 m 点击 OKOK 按钮关闭对话框 10 10 设置相间作用设置相间作用 双击模型树节点 Models Multiphase Phase InteractionsModels Multiphase Phase Interactions 弹出相间相互作用设置对 话框 在弹出的对话框中 切换至 massmass 标签页 设置 Number of Mass Transfer MechanismsNumber of Mass Transfer Mechanisms 为 1 1 设置 From PhaseFrom Phase 为 liquidliquid 设置 To PhaseTo Phase 为 vaporvapor 选择 MechanismMechanism 为 evaporationevaporation condensationcondensation 选择蒸发 冷凝模型后 会弹出模型参数设置对话框 这里保持默认设置即可 11 Boundary Conditons11 Boundary Conditons 设置设置 11 1 11 1 设置出口边界设置出口边界 双击模型树节点 Boundary poutletBoundary poutlet 弹出边界条件设置对话框 切换至 ThermalThermal 标签页 设置 Backflow Total TemperatureBackflow Total Temperature 为 372 K372 K 双击模型树节点 Boundary poutlet vaporBoundary poutlet vapor 弹出边界条件设置对话框 切换至 MultiphaseMultiphase 标签页 设置 Backflow Volume FractionBackflow Volume Fraction 为 0 0 点击 OKOK 按钮关闭对话框 11 2 wall11 2 wall hothot 设置设置 双击模型树节点 Boundary wallBoundary wall hothot 弹出边界条件设置对话框 切换至 ThermalThermal 标签页 设置 Thermal ConditonsThermal Conditons 为 TemperatureTemperature 设置 TemperatuTemperaturere 为 573 K573 K 点击 OKOK 按钮关闭对话框 其他边界保持默认设置 12 Operating Conodtions12 Operating Conodtions 双击模型树节点 Boudnary ConditonsBoudnary Conditons 点击右侧面板中按钮 Operating ConditonsOperating Conditons 激活选择 GravityGravity 设置重力加速度为 Y Y 方向 9 819 81 激活选项 Specified Operating DensitySpecified Operating Density 为 0 55420 5542 点击 OKOK 按钮关闭对话框 13 Solution Methods13 Solution Methods 双击模型树节点 Solution MeSolution Methodsthods 设置 GradientGradient 为 GreenGreen Gauss Cell BasedGauss Cell Based 设置 PressurePressure 为 Body Force WeightedBody Force Weighted 其他模型均采用 QUIDKQUIDK 格式 14 Solution Controls14 Solution Controls 双击模型树节点 Solution MethodsSolution Methods 设置 PressurePressure 为 0 5 设置 MomentumMomentum 为 0 20 2 设置 Volume FractionVolume Fraction 为 0 40 4 15 15 初始化初始化 15 1 15 1 全域初始化全域初始化 双击模型树节点 InitializationInitialization 右侧面板中设置 TemperatureTemperature 为 372 K372 K 点击按钮 InitializeInitialize 进行初始化 15 2 Adapt15 2 Adapt 区域区域 选择工具栏按钮 Adapt Mark Adapt Cells BoundaryAdapt Mark Adapt Cells Boundary 在 Boundary ZonesBoundary Zones 列表中选择列表项 wallwall hothot 点击按钮 MarkMark 进行标记 15 3 Patch15 3 Patch 区域区域 双击模型树节点 InitializationsInitializations 点击右侧面板中按钮 PatchPatch 设置前面标记的边界温度为 373 15 K373 15 K 如下图所示顺序进行设置 16 16 设置自动保存设置自动保存 双击模型树节点 Solution Calculation Activities AutosaveSolution Calculation Activities Autosave 设置 Save Data File EverySave Data File Every 为 100100 可以设置监控动画 不过建议在专业后处理软件中进行动画输出 1