Fluent蒸發實例
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
Fluent蒸發實例的視頻教程
fluent 冷凝 蒸發 udf 講解
1、講解了vof模型基本原理； 2、講解了蒸發冷凝實現方法和原理； 3、講解了蒸發冷凝fluent設置方法； 4、講解了蒸發冷凝udf編寫方法和含義
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Fluent專家-udf-案例1-液體的蒸發相變模擬
案例簡介 本案例對二維容器內水的蒸發相變過程進行模擬分析，容器底部被持續加熱，容器內裝滿水，液面為自由液面，與底部接觸的水蒸發形成水蒸汽氣泡，并逐漸上竄至液面逸出，屬于動態變化過程。 本案例通過udf來定義了水與水蒸汽之間的轉換。 知識點：幾何建模、網格劃分、求解設置、液體水蒸發相變udf、解釋udf、vof多相流、后處理等等
￥100 17分鐘 108播放
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fluent專家-udf-案例1-液體水蒸發相變過程模擬
案例簡介 本案例對二維容器內水的蒸發相變過程進行模擬分析，容器底部被持續加熱，容器內裝滿水，液面為自由液面，與底部接觸的水蒸發形成水蒸汽氣泡，并逐漸上竄至液面逸出，屬于動態變化過程。 本案例通過udf來定義了水與水蒸汽之間的轉換。 知識點：幾何建模、網格劃分、求解設置、液體水蒸發相變udf、解釋udf、vof多相流、后處理等等
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Fluent蒸發實例的實例教程
[本例改編自fluent官方教程]
FLUENT中帶有蒸發/冷凝模型，可以用于蒸發與冷凝模擬。本例用一個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。計算域內初始充滿0.9m深的水。劃分網格如圖2所示。
2 導入網格
打開fluent，導入上步生成的網格模型。Scale檢查網格尺寸。如圖3所示。
確保計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 設置求解器
選擇壓力基(pressure-based)求解器，同時選擇瞬態模擬。
由于水沸騰時水蒸氣會在浮力作用下向出口運動，因此考慮重力。設置重力加速度為重力加速度為y方向，大小-9.81m/s2。如圖4所示設置。
圖4 設置求解器
4 設置計算模型
添加多相流模型為mixture模型，勾選slip velocity及implicit body force，設置歐拉相數量為2。如圖5所示。
激活能量方程。如圖6所示。
此例為層流流動，不激活湍流模型。
5 材料設置
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
其他采用默認屬性。
展開 管中分布著水滴噴入器，在管中，水滴將會被熱空氣加熱蒸發相變為水蒸氣，液滴、水蒸氣和熱空氣一起混合從出口流出。
CFD仿真思路：
先求解沒有液滴的流場；
啟動DPM模型+Species模型仿真液滴以及蒸發問題。
1、啟動軟件并導入網格
1.1 啟動Fluent軟件，選擇3D雙精度求解器。
1.2 導入網格，網格文件在文章底部有下載鏈接。
2、模型設置
2.1 啟動能量方程。
2.2 湍流模型。
2.3 啟動組分傳輸模型Species Model。當設置后點擊會彈出一個information確認框，點擊ok確定即可。
2.4 設置離散型DPM模型。
3、材料設置
對于本工況，空氣、水、O2和N2保留默認設置。
4、邊界條件
4.1 進口邊界，設置進口速度為16 m/s，設置進口溫度為900K，設置物料組分O2為0.23。
4.2 出口邊界，設置物料組分O2為0.23。
5、操作條件
6、設置水滴噴射點。
6.1 噴射點0，操作Dedine -> Injections…
點擊Create按鈕后，彈出設置框。
在Turbulent Dispersion按鈕，設置Discrete Random Walk Model。
6.2 建立噴射點1。噴射點1只是在噴射點0的基礎上，只修改噴射位置而已，所以操作上只需要copy噴射點0，然后修改位置即可。
6.3 copy噴射點1，建立其它7個噴射點，噴射點的位置如下列表，同時Total Flow Rate設置為0.003。
7、求解設置
7.1 離散方案和收斂殘差保持默認。
展開 Fluent(axi, dp, pbns, eulerian, spe, lam, transient) 傳熱模型: constant-htc: 10000 傳質模型: species-mass-transfer, Mass Transfer Coefficient: From Phase: 0.05, To Phase: 0.5 從Youtube上看到的一個案例，自己試了試復現了下，用的fluent蒸發冷凝模型
很多同學要研究的問題涉及到相變，如蒸發冷凝問題。對于冷凝，當溫度低于當前蒸汽壓力對應的飽和溫度時就會發生凝結。對于蒸發，蒸發可以在任何溫度下進行。Fluent自帶有蒸發冷凝模型，確切點說，Fluent自帶的相變模型更適用于沸騰和冷凝，其飽和溫度是一個定值，當然可以通過UDF使飽和溫度改變來模擬蒸發問題。
本例用一個簡單的例子來簡要描述Fluent蒸發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。計算域內初始充滿0.9m深的水。
2 導入網格
打開fluent，導入上步生成的網格模型。Scale檢查網格尺寸。
確保計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 設置求解器
選擇壓力基(pressure-based)求解器，同時選擇瞬態模擬。由于水沸騰時水蒸氣會在浮力作用下向出口運動，因此考慮重力。設置重力加速度為重力加速度為y方向，大小-9.81m/s2。
4 設置計算模型
添加多相流模型為VOF模型，設置歐拉相數量為2。這里如果想要產生氣泡，需要設置為VOF模型，如果設置了Mixture模型，氣液界面不明顯，無法產生氣泡。
激活能量方程。
此例為層流流動，不激活湍流模型。
5 材料設置
添加材料water-vapor及water-liquid。修改材料屬性。
展開 概念
液體噴霧蒸發現象是生活中常見到的一種現象，廣泛應用于化工行業，對Fluent進行設置可模擬這類現象。
2. 模型描述
本案例模擬甲醇在鼓風霧化器中的霧化，甲醇在被引入鼓風霧化器之前被冷卻到-10℃。霧化器中有一股環形旋轉的氣流。同時為了簡化模型，本模型使用了旋轉周期性網格，只畫了1/12即30°的模型。
3. 基本設置
3.1 導入網格：
使用Fluent軟件打開Chapter34.msh.gz網格文件，文件在本文末尾鏈接資源內。
3.2 修改模型尺寸
本案例模型尺寸保持默認即可，關于scale mesh詳細設置查看Chapter31 Fluent空化模型
3.3 求解器設置
基于壓力求解器，穩態設置
4. 設置計算模型
4.1 能量方程
打開能量方程
4.2 湍流模型設置
4.3 組分輸運模型
打開組分輸運模型，將mixture material更改為methyl-alcohol-air（甲醇空氣混合物）
注：默認情況下這里的材料為mixture-template，想要出現methyl-alcohol-air需要在material面板下進行設置。設置好后此處才可選擇methyl-alcohol-air
5. 材料設置
5.1 添加methyl-alcohol-air材料
Materials-Mixture
在Materials下，單擊Mixture...
展開 
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這篇文章我們介紹幾個比較復雜的案例。下面三個案例在文章末尾都提供了case和dat文件。
1. 案例4：入口物理量=出口物理量
1.1 說明
將出口outlet
1. 表達式介紹
UDF的使用雖然很方便，但入門需要一定的門檻，導致很多同學不敢深入學習。Fluent新的版本提供了表達式Expression功能，能夠對UDF進行一定的替代和補充。
注：
a. 表達式功能最重要的一點就是量綱要統一
1. 概念
液體噴霧蒸發現象是生活中常見到的一種現象，廣泛應用于化工行業，對Fluent進行設置可模擬這類現象。
2. 模型描述
本案例模擬甲醇在鼓風霧化器中的霧化，甲醇在被引入鼓風霧化器之前被冷卻到-10℃。霧化器中有一股環形旋轉的氣流。同時為了簡化模型，本模型使用了旋轉周期性網格，只畫了1/12即30°的模型。
3.
1．蒸發冷凝模型理論
Fluent提供了兩種蒸發冷凝模型，分別是Lee模型和熱相變模型（Thermal Phase Change Model）
并且建議模擬蒸發冷凝時，使用熱相變模型（Therefore, it is generally recommended that you use the Eulerian multiphase formulation with the two-resistance
很多同學要研究的問題涉及到相變，如蒸發冷凝問題。對于冷凝，當溫度低于當前蒸汽壓力對應的飽和溫度時就會發生凝結。對于蒸發，蒸發可以在任何溫度下進行。Fluent自帶有蒸發冷凝模型，確切點說，Fluent自帶的相變模型更適用于沸騰和冷凝，其飽和溫度是一個定值，當然可以通過UDF使飽和溫度改變來模擬蒸發問題。
本例用一個簡單的例子來簡要描述Fluent蒸發冷凝模型的使用方法。
1 模型描述
流體流過圓柱體產生的噪聲
案例描述：空氣以69.2 m/s的速度吹向直徑為1.9 cm的圓柱體，用Fluent仿真此時產生的噪聲。基于圓柱體直徑的Reynolds數大概是90000。其他尺寸參數見下圖。
對于聲學仿真，推薦使用LES湍流模型，因為LES模型求解所有渦旋尺度比網格尺度大的渦旋，能較好預測到噪聲。
渦輪增壓機，葉片的轉速是28,000 RPM，空氣進口溫度是302.6K，進口流量是1500 SCFM，壓力出口總壓是153507 Pa。
渦輪增壓器的網格劃分分成3部分：進風管道、葉片和蝸殼。分別獨立劃分網格，需要在交界面處網格加密，有利于交界面的數據精確傳遞。
渦輪增壓機的葉片如下：
1、啟動軟件導入網格
1.1 啟動Fluent
01
前言
最常用的熱水器形式為真空玻璃管熱水器，這種熱水器由真空集熱管和貯熱水箱組成，真空集熱管由內外兩根同軸硼硅玻璃管組成，外形猶如一根拉伸過后的熱水壺內膽，一端開口連接于上部的熱水箱，另一端密封成半圓球頭。
在內玻璃管上附有選擇性吸收涂層，其輻射吸收特性會隨著入射輻射波長的改變而改變
