噴霧蒸發模擬的案例
三十四、Fluent液體噴霧蒸發模擬
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 CFdesign在噴霧嘴分析與模擬中的應用
資料地址：http://www.sheenray.com/jswz-37.pdf
資料來源：http://www.sheenray.com/zlxz.html
噴霧冷卻模擬
技術鄰處女貼：
計算目的：通過對霧化噴嘴的模擬，使大家了解其計算方法與過程設置；
1、幾何模型及網格劃分，扇形霧化噴嘴，噴嘴距離鋼板剛度為80mm；鋼板幾何尺寸為80*80*2
2、求解過程及設置
1）組分輸運過程計算，采用不可壓縮理想氣體得到噴嘴的流量
2）霧化場計算，采用DPM模型，選擇空氣輔助噴嘴模型、顆粒碰撞、破碎模型；
3）鋼板霧化冷卻計算，添加歐拉film模型；
鋼板表面邊界條件設置
3、計算結果展示：
a） 霧化場分布
b） 鋼板表面水蒸氣分布
c） 鋼板表面溫度分布
d) 鋼板冷卻速度：通過瞬態的計算分析，從前三秒來看霧化噴嘴對鋼板滯止點的溫度冷卻速度約為15K/s；
展開 使用LES模型和RANS模型對噴霧進行模擬對比
柴油機或缸內直噴汽油機中，噴油器的噴霧特性優劣對發動機的燃燒和排放具有關鍵作用。發動機內的噴霧是噴射、油束擴展、油氣混合、破碎、蒸發、碰壁等過程的綜合與疊加，由于噴霧模擬涉及噴霧破碎、氣液動量交換、湍流擴散、液滴蒸發、液滴碰撞和噴霧碰壁等子模型，噴霧模擬一直是難題，特別是缸內氣體的宏觀流動和湍流脈動對噴霧具有強烈影響，模擬時湍流模型的選擇往往對結果有較大影響。
迄今為止，進行噴霧標定或噴霧燃燒時大多使用雷諾平均（RANS）湍流模型。近年來隨著計算機的發展，流體運動仿真逐漸使用大渦模擬（LES）和直接數值模擬(DNS)。目前條件下，DNS計算成本太過高昂，只能局限于低雷諾數及簡單邊界條件，故大渦模擬成為目前湍流理論和應用研究的熱點。
大 渦 模 擬
大渦模擬方法由氣象學家Smagorinsky在1963年提出，當時用于全球天氣預報研究。大渦模擬的基本思想：對湍流中不同尺度的渦進行過濾（使用數學濾波函數，將渦分為大尺度結構和小尺度結構）。
大尺度的渦對平均流動影響較大，各種變量的湍流擴散、熱量、質量和能量的交換以及雷諾應力的產生都是通過大尺度的渦來實現的；小尺度的渦由粘性力產生，主要對耗散起作用，通過耗散脈動影響各種變量。
大尺度結構在流場中占據主導地位，屬于可解尺度量，可被計算網格分辨出來，因而可直接通過求解瞬時三維湍流方程組獲得真實結構狀態；小尺度渦無法直接求解，需要將其通過引入附加應力項來表現其對大尺度渦運動的影響，這樣的模型叫亞格子尺度模型，引入的應力稱為亞格子尺度應力。
展開 
湍流-化學作用的噴霧燃燒模擬 | 基于OpenFOAM的FGM模型實現與分析
計算采用的網格為沿著噴霧流經區域局部細化的非均勻3D網格（圖 1），以定義定容燃燒彈的計算域，每側尺寸為108mm。時間步長固定為5E-7s，模擬結束時間設定為1.5 ms，此時火焰已形成準穩態結構。湍流和噴霧子模型的細節總結在表 2中。
圖 1 (a) 計算網格 (0.25mm) ；(b) 局部放大
表 2 模擬中運用的相關子模型
3、模擬結果
3.1 無反應噴霧案例的驗證
拉格朗日顆粒追蹤法(LPT) 因實現難度較小，計算量相對較小而被廣泛應用于高壓噴霧模擬。然而，很多報告指出歐拉-拉格朗日的噴霧模擬計算的精度與網格大小密切相關。為了保證網格的獨立性，本研究采用了5種網格，網格尺寸為0.125mm、0.25mm、0.5mm、1mm和2 mm，網格量分別為9081414、1444631、321376、172962和157464。這5種網格數量是通過五個不同水平的局部細化得到的，全部基于2mm的基礎網格，以正確地解析流動細節。圖1給出了網格劃分(0.25 mm)，顯示了細化和局部細節。從圖中可以看出，更細的網格可以預測更長的液相貫穿距，最后兩種網格數量具有相似的性能，但在噴霧演化開始時只有很小的差異。氣相貫穿的行為類似。考慮到精度和效率，本文選擇了0.25 mm的網格。
圖 2 5種測試網格下計算所得噴霧液相(a)與氣相(b)的貫穿距
為了評估當前的湍流和噴霧模型設置，本文針對非反應sprayA基準工況（0％O2）, 基于液相和氣相貫穿距以及燃料質量分布的實驗數據進行了驗證。圖 2顯示了液相和氣相貫穿距隨注入開始時間(ASI)的模擬和實驗結果。
展開 液滴蒸發fluent模擬
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
基于GROMACS的納米水滴蒸發分子模擬
關鍵詞：GROMACS；納米水滴；蒸發; 分子動力學；packmol
隨著納米技術的飛速發展，納米尺度的液體動力學已經成為材料科學、化學工程以及生物醫藥等領域研究的熱點。尤其是納米水滴的蒸發過程，因其在制備納米材料、涂層技術和微流控系統中的重要應用，備受關注。了解納米水滴在不同環境條件下的蒸發行為，對于控制和優化納米材料的生產、提高微納尺度設備的性能具有重要意義。近年來，基于分子動力學模擬的研究為這一領域提供了深入的理解和理論支持。本案例將探討基于GROMACS的納米水滴蒸發分子模擬過程。
一、分子動力學模擬與GROMACS簡介
分子動力學（MD）模擬是一種通過數值方法解決經典力學方程的計算方法，用于模擬分子和原子層次的物質行為。在納米尺度的研究中，MD模擬提供了比傳統實驗方法更為直觀和詳細的物質內部動態信息。通過MD模擬，可以追蹤分子和原子在模擬時間內的運動軌跡，從而揭示物質的物理化學性質及其演化過程。
GROMACS（GROningen MAchine for Chemical Simulations）是當前廣泛應用的分子動力學模擬軟件，具有高效的計算能力和靈活的配置選項，支持多種不同類型的分子動力學模擬，并廣泛應用于納米物理學、化學反應動力學等領域。
二、初始模型的構建
在本案例中，我們模擬純水納米液滴的蒸發過程，水分子采用spce水模型。
展開 fluent利用蒸發/冷凝模型模擬沸騰
[p=21, 2, left][本例改編自fluent官方教程][/p]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。
圖1 計算域描述
圖2 網格模型
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。
圖3 scale計算域
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。
圖5 多相流模型選擇
圖6 能量方程
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。
展開 Mixture 模型下UDF模擬蒸發過程 ￥10
基本計算模型為：
二維單管，制冷劑R134a，光滑直管內換熱研究
飽和壓力為0.57Mpa， 管壁熱流密度恒定
蒸發器進口質量流量恒定
包括了網格文件 cas 和 dat 以及udf
管道長度信息和管徑信息見網格文件
邊界類型情況見case 文件
Fluent專家-udf-1 (液體的蒸發相變模擬)
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。
多物理場耦合下的液滴蒸發收縮模擬 ￥1500
本案例基于流場、熱場、動網格、濃度場、電場以及邊界方程描述等多個物理場，數值仿真了液滴蒸發時內部流場變化以及收縮變形過程，仿真結果如圖所示：
代做Aspen Plus模擬多效蒸發或有機物氣化 ￥300
代做Aspen Plus流程模擬（4年經驗）
多效蒸發：乙二醇和水的七效蒸發，其他類似也可以做
生物質（或其他有機物）氣化過程模擬，高溫或者等離子體模擬
聯系方式：qq1013541508
價格再議
水沸騰蒸發模擬（相場法和水平集法） ￥19
水沸騰蒸發可以很好地幫助理解激光與材料作用過程中的金屬液體蒸發.
包含相場法和水平集法，可以很好地對比兩者之間的區別
ANSYS-FLUENT核心技術與工程實例 ——培訓
6.1利用多相流混合模型和歐拉模型求解T形管流動
Day 3
FLUENT 燃 燒及 化 學 反 應流 模 擬
（1）FLUENT燃燒模擬簡介
（2）FLUENT燃燒模型之渦耗散模型與非預混模型
2.1使用非預混燃燒模型模擬燃燒問題
（3）FLUENT燃燒模型之層流火焰面模型、預混燃燒模型、及部分預混燃燒模型
（4）FLUENT詳細化學反應模型、EDC及組分輸運PDF模型
（5）表面反應模擬及多孔介質反應模擬
（6）FLUENT離散相DPM反應和噴霧模型
6.1模擬噴霧蒸發過程
（7）FLUENT輻射模型
7.1使用太陽光輻射加載模型模擬室內通風過程
（8）FLUENT污染物模型，NOx、SOx、soot及SNCR、SCR脫硝模擬
8.1使用噴尿素法并利用選擇性非催化還原法（SNCR）經行NOx模擬
（9）FLUENT燃燒模擬技巧
（10）FLUENT燃燒模擬算例，氣體、液體及固體燃燒算例
10.1利用EDC燃燒模型模擬擴散火焰
10.2擴散射流火焰的PDF輸運方程模型模擬
10.3液體燃料燃燒
10.4使用EBU模型模擬煤粉燃燒
10.5多步焦炭反應模擬
Day 3
FLUENT
各 領 域 實 例 操 作 講 解
（1）FLUENT流固耦合模擬算例
1.1求解流固耦合換熱問題
（2）氣體、液體及煤粉燃料燃燒模擬算例
2.1利用EDC燃燒模型模擬擴散火焰
2.2擴散射流火焰的PDF輸運方程模型模擬
2.3液體燃料燃燒
2.4使用EBU模型模擬煤粉燃燒
（3）對固體燃料電池進行流體動力學模擬
（4）UDF算例
4.1壁面溫度正弦狀變化的
展開 