Fluent蒸發(fā)冷凝
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-12
Fluent蒸發(fā)冷凝的視頻教程
fluent 冷凝 蒸發(fā) udf 講解
1、講解了vof模型基本原理； 2、講解了蒸發(fā)冷凝實(shí)現(xiàn)方法和原理； 3、講解了蒸發(fā)冷凝fluent設(shè)置方法； 4、講解了蒸發(fā)冷凝udf編寫方法和含義
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基于mixture多相流模型的水沸騰模擬
fluent多項(xiàng)流nixture模型仿真基本通用流程； 詳細(xì)介紹fluent蒸發(fā)冷凝模型理論，參數(shù)設(shè)置過程與注意事項(xiàng)； meshing網(wǎng)格劃分過程； CFD-POST后處理過程； 提供源文件與答疑過程；
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Fluent專家-udf-案例1-液體的蒸發(fā)相變模擬
案例簡介 本案例對二維容器內(nèi)水的蒸發(fā)相變過程進(jìn)行模擬分析，容器底部被持續(xù)加熱，容器內(nèi)裝滿水，液面為自由液面，與底部接觸的水蒸發(fā)形成水蒸汽氣泡，并逐漸上竄至液面逸出，屬于動(dòng)態(tài)變化過程。 本案例通過udf來定義了水與水蒸汽之間的轉(zhuǎn)換。 知識(shí)點(diǎn)：幾何建模、網(wǎng)格劃分、求解設(shè)置、液體水蒸發(fā)相變udf、解釋udf、vof多相流、后處理等等
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Fluent蒸發(fā)冷凝的實(shí)例教程
很多同學(xué)要研究的問題涉及到相變，如蒸發(fā)冷凝問題。對于冷凝，當(dāng)溫度低于當(dāng)前蒸汽壓力對應(yīng)的飽和溫度時(shí)就會(huì)發(fā)生凝結(jié)。對于蒸發(fā)，蒸發(fā)可以在任何溫度下進(jìn)行。Fluent自帶有蒸發(fā)冷凝模型，確切點(diǎn)說，Fluent自帶的相變模型更適用于沸騰和冷凝，其飽和溫度是一個(gè)定值，當(dāng)然可以通過UDF使飽和溫度改變來模擬蒸發(fā)問題。
本例用一個(gè)簡單的例子來簡要描述Fluent蒸發(fā)冷凝模型的使用方法。
1 模型描述
本例的模型較為簡單，如圖所示。計(jì)算域高1m，寬0.2m。頂部邊界為壓力出口，底部有一高溫壁面hot_wall，溫度570K，其他壁面wall為絕熱邊界。計(jì)算域內(nèi)初始充滿0.9m深的水。
2 導(dǎo)入網(wǎng)格
打開fluent，導(dǎo)入上步生成的網(wǎng)格模型。Scale檢查網(wǎng)格尺寸。
確保計(jì)算域尺寸是我們所需要的。本例中x方向尺寸0~0.2m，y方向0~1m。
3 設(shè)置求解器
選擇壓力基(pressure-based)求解器，同時(shí)選擇瞬態(tài)模擬。由于水沸騰時(shí)水蒸氣會(huì)在浮力作用下向出口運(yùn)動(dòng)，因此考慮重力。設(shè)置重力加速度為重力加速度為y方向，大小-9.81m/s2。
4 設(shè)置計(jì)算模型
添加多相流模型為VOF模型，設(shè)置歐拉相數(shù)量為2。這里如果想要產(chǎn)生氣泡，需要設(shè)置為VOF模型，如果設(shè)置了Mixture模型，氣液界面不明顯，無法產(chǎn)生氣泡。
激活能量方程。
此例為層流流動(dòng)，不激活湍流模型。
5 材料設(shè)置
添加材料water-vapor及water-liquid。修改材料屬性。
展開 1．蒸發(fā)冷凝模型理論
Fluent提供了兩種蒸發(fā)冷凝模型，分別是Lee模型和熱相變模型（Thermal Phase Change Model）
并且建議模擬蒸發(fā)冷凝時(shí)，使用熱相變模型（Therefore, it is generally recommended that you use the Eulerian multiphase formulation with the two-resistance heat transfer method when simulating evaporation-condensation processes.-ANSYS Help）
(1) Lee模型理論
Lee模型可以在Mixture、VOF和歐拉多相流模型中使用。
質(zhì)量傳輸方程：
注：是否可將此方程改寫為UDS方程？
①UDS標(biāo)準(zhǔn)輸運(yùn)方程：，參考T55
②倒三角為梯度符號(hào)，參考T66
③方程右邊為輸運(yùn)方程源項(xiàng)
Fluent定義液相向氣相傳質(zhì)為正：
蒸發(fā)只有液相向氣相傳質(zhì)，冷凝只有氣相向液相傳質(zhì)。能量源項(xiàng)等于質(zhì)量源項(xiàng)乘以潛熱。與UDF lee模型定義相同。
式中的coeff（單位1/s）：（Fluent幫助文檔中有推導(dǎo)過程）
其中，db為蒸汽氣泡直徑（只有在歐拉模型和Mixture模型中才會(huì)有此參數(shù)）
R為理想氣體常數(shù)，Tsat為飽和溫度，L為潛熱(J/kg)，αv為氣體體積分?jǐn)?shù)，ρv為氣體密度，ρl為液體密度，M為摩爾質(zhì)量。β因子是通過調(diào)節(jié)系數(shù)和蒸汽的物理特性來定義的，在接近平衡條件下接近1.0。
由于氣泡直徑db和調(diào)節(jié)系數(shù)β通常不是很清楚，這就是為什么coeff系數(shù)必須微調(diào)以符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。默認(rèn)情況下，蒸發(fā)系數(shù)和冷凝系數(shù)均為0.1。
展開 Fluent(axi, dp, pbns, eulerian, spe, lam, transient) 傳熱模型: constant-htc: 10000 傳質(zhì)模型: species-mass-transfer, Mass Transfer Coefficient: From Phase: 0.05, To Phase: 0.5 從Youtube上看到的一個(gè)案例，自己試了試復(fù)現(xiàn)了下，用的fluent蒸發(fā)冷凝模型
圖7 設(shè)置主相
圖8 設(shè)置第二相
定義相間作用，即定義蒸發(fā)/冷凝模型。點(diǎn)擊interaction按鈕進(jìn)入如圖9所示對話框。選擇from phase為liquid，選擇to phase為vapor，即為由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，選擇模型為evaproation-condensation。此時(shí)彈出模型定義對話框，如圖10所示。這里采用默認(rèn)設(shè)置即可。
圖9 選擇蒸發(fā)/冷凝模型
圖10 設(shè)置蒸發(fā)模型
[本例改編自fluent官方教程]
FLUENT中帶有蒸發(fā)/冷凝模型，可以用于蒸發(fā)與冷凝模擬。本例用一個(gè)簡單的例子來簡要描述該模型的使用方法。
1 模型描述
本例的模型較為簡單，如圖1所示。計(jì)算域高1m，寬0.2m。頂部邊界為壓力出口，底部有一高溫壁面hotwall，溫度570K，其他壁面wall為絕熱邊界。計(jì)算域內(nèi)初始充滿0.9m深的水。劃分網(wǎng)格如圖2所示。
2 導(dǎo)入網(wǎng)格
打開fluent，導(dǎo)入上步生成的網(wǎng)格模型。Scale檢查網(wǎng)格尺寸。如圖3所示。
確保計(jì)算域尺寸是我們所需要的。本例中x方向尺寸0~0.2m，y方向0~1m。
3 設(shè)置求解器
選擇壓力基(pressure-based)求解器，同時(shí)選擇瞬態(tài)模擬。
由于水沸騰時(shí)水蒸氣會(huì)在浮力作用下向出口運(yùn)動(dòng)，因此考慮重力。設(shè)置重力加速度為重力加速度為y方向，大小-9.81m/s2。如圖4所示設(shè)置。
圖4 設(shè)置求解器
4 設(shè)置計(jì)算模型
添加多相流模型為mixture模型，勾選slip velocity及implicit body force，設(shè)置歐拉相數(shù)量為2。如圖5所示。
激活能量方程。如圖6所示。
此例為層流流動(dòng)，不激活湍流模型。
5 材料設(shè)置
添加材料water-vapor及water-liquid。修改材料屬性。
Water-liquid屬性：
Density：1000kg/m3
Viscosity：0.0009kg/m-s
Standard state enthalpy：0 j/kgmol
Reference temperature：298k
其他采用默認(rèn)屬性。
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Fluent蒸發(fā)冷凝的最新內(nèi)容
使用液膜蒸發(fā)冷凝模型+多相相互作用模擬一個(gè)封閉矩形空腔內(nèi)的水蒸氣冷凝過程，環(huán)境溫度下降導(dǎo)致矩形外殼降溫，會(huì)使飽和水蒸氣在液膜上冷凝，但是冷凝一發(fā)生，組分air和h2o的殘差就特別大？時(shí)間步長取的0.01s，內(nèi)迭代多少步都沒用，希望答疑解惑可支付50元報(bào)酬
1. 概念
液體噴霧蒸發(fā)現(xiàn)象是生活中常見到的一種現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于化工行業(yè)，對Fluent進(jìn)行設(shè)置可模擬這類現(xiàn)象。
2. 模型描述
本案例模擬甲醇在鼓風(fēng)霧化器中的霧化，甲醇在被引入鼓風(fēng)霧化器之前被冷卻到-10℃。霧化器中有一股環(huán)形旋轉(zhuǎn)的氣流。同時(shí)為了簡化模型，本模型使用了旋轉(zhuǎn)周期性網(wǎng)格，只畫了1/12即30°的模型。
3.
潛熱：
因此：Hvs-Hls=Hv(Tsat)-Hl(Tl)或Hl(Tsat)-Hv(Tv)在數(shù)值上大于潛熱L
焓計(jì)算公式:
其中，Tref為參考溫度，H(Tref)為參考溫度下的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)焓standard state enthalpy
物性參數(shù)中存在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)焓和參考溫度
2．Fluent蒸發(fā)冷凝模型設(shè)置
① 如果在VOF模型的基礎(chǔ)上使用蒸發(fā)-冷凝模型
Fluent自帶有蒸發(fā)冷凝模型，確切點(diǎn)說，F(xiàn)luent自帶的相變模型更適用于沸騰和冷凝，其飽和溫度是一個(gè)定值，當(dāng)然可以通過UDF使飽和溫度改變來模擬蒸發(fā)問題。
本例用一個(gè)簡單的例子來簡要描述Fluent蒸發(fā)冷凝模型的使用方法。
1 模型描述
本例的模型較為簡單，如圖所示。計(jì)算域高1m，寬0.2m。
蒸發(fā)冷凝模型
案例描述：
在一根圓管中，熱空氣從進(jìn)口流入。管中分布著水滴噴入器，在管中，水滴將會(huì)被熱空氣加熱蒸發(fā)相變?yōu)樗魵猓旱巍⑺魵夂蜔峥諝庖黄鸹旌蠌某隹诹鞒觥?CFD仿真思路：
先求解沒有液滴的流場；
啟動(dòng)DPM模型+Species模型仿真液滴以及蒸發(fā)問題。
1、啟動(dòng)軟件并導(dǎo)入網(wǎng)格
1.1 啟動(dòng)Fluent軟件，選擇3D雙精度求解器。
1.2 導(dǎo)入網(wǎng)格
evaporation and condensation.rar
液體水-水蒸汽udf.txt
watervapor.c.txt
wb.rar
wb11.rar
Fluent專家-udf-1
(液體的蒸發(fā)相變模擬)
案例簡介
本案例對二維容器內(nèi)水的蒸發(fā)相變過程進(jìn)行模擬分析，容器底部被持續(xù)加熱，容器內(nèi)裝滿水，液面為自由液面，與底部接觸的水蒸發(fā)形成水蒸汽氣泡，并逐漸上竄至液面逸出
[本例改編自fluent官方教程]
FLUENT中帶有蒸發(fā)/冷凝模型，可以用于蒸發(fā)與冷凝模擬。本例用一個(gè)簡單的例子來簡要描述該模型的使用方法。
1 模型描述
本例的模型較為簡單，如圖1所示。計(jì)算域高1m，寬0.2m。頂部邊界為壓力出口，底部有一高溫壁面hotwall，溫度570K，其他壁面wall為絕熱邊界。計(jì)算域內(nèi)初始充滿0.9m深的水。劃分網(wǎng)格如圖2所示。
2 導(dǎo)入網(wǎng)格
打開fluent
干式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)與校核
I.系統(tǒng)參數(shù)確定
利用SolKane對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)：
輸入蒸發(fā)溫度、冷凝溫度，過熱度設(shè)定為4℃，過熱度太大，會(huì)引起蒸發(fā)器設(shè)計(jì)面積過大；蒸發(fā)器壓降設(shè)定為0.5bar，過冷度設(shè)定在2.0℃，冷凝器壓降為0.3bar。
II.HTFS設(shè)計(jì)
1.Problem Definition項(xiàng)目定義 ⑴Application Options-應(yīng)用選型
冷側(cè)與熱側(cè)的
[p=21, 2, left][本例改編自fluent官方教程][/p]FLUENT中帶有蒸發(fā)/冷凝模型，可以用于蒸發(fā)與冷凝模擬。本例用一個(gè)簡單的例子來簡要描述該模型的使用方法。
1 模型描述本例的模型較為簡單，如圖1所示。計(jì)算域高1m，寬0.2m。頂部邊界為壓力出口，底部有一高溫壁面hotwall，溫度570K，其他壁面wall為絕熱邊界。計(jì)算域內(nèi)初始充滿0.9m深的水。劃分網(wǎng)格如圖2所示。
