Fluent模型使用技巧(6)

2019-04-02 17:26

????蒸气压:设定控制通过喷嘴内部流动的蒸气压,在Vapor Pressure区设定。 直径:设定喷嘴直径,在Injector Inner Diam.区设定。 喷嘴长度:设定喷嘴的长度,在Orifice Length 区设定。

内台阶角半径(导角半径):设定喷嘴内台阶处的导角半径,在Corner Radius

of Curv.区设定。 ??喷嘴参数:设定射流角修正系数,在Constant A 区设定。

方位角:设定三维情况下的喷嘴方位开始角与结束角,在 Azimuthal Start

Angle and Azimuthal Stop Angle 区设定。

6. 压力-旋流雾化喷嘴的点属性设定(pressure-swirl atomizer)

对于压力-旋流雾化喷嘴,用户的很多设定项与平口雾化喷嘴设定相同。除了设定位置、轴线方向(三维)、温度、质量流量、射流持续时间(非稳态)、射流内半径以及方位角(若需要)。还需要在Point Properties 下设定如下的参数: ???射流角:在 Spray Half Angle 区下设定射流喷射半角 压力:在 Upstream Pressure 区下设定喷嘴上游压力

液膜破碎常数:设定确定液膜破碎时形成的线状液膜长度的一个经验常数,

在Sheet Constant 区设定。 ?线状液膜直径:对于短波,确定液膜破碎波长与线状液膜半径之间的线形比

例关系的比例常数,在Ligament Constant 区设定。 7. 空气辅助雾化喷嘴的点属性设定(air-blast atomizer)

对于空气辅助雾化喷嘴,用户需要的许多设定项与平口雾化喷嘴的设定相同。除了需要设定位置、轴线方向(三维)、温度、质量流量、射流持续时间(非稳态)、喷嘴内半径以及方位角(若需要的话)之外,还需要在Point Properties:区下设定其他参数: ?喷嘴外半径:在 Injector Outer Diam.区下设定射流的外部半径。此数值

与喷嘴内部半

径共同确定了液膜厚度。 ?射流角:设定射流离开喷口时的液膜初始轨道,在Spray Half Angle 区设

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定。 ?相对速度:设定液膜与空气之间的最大相对速度,在Relative Velocity 区

设定。 ?液膜破碎常数:设定确定液膜破碎时形成的线状液膜长度的一个经验常数,

在Sheet Constant 区设定。 ?线状液膜直径:对于短波,确定液膜破碎波长与线状液膜半径之间的线形比

例关系的比例常数,在Ligament Constant 区设定。

8. 平板扇叶雾化喷嘴的点属性设定(flat-fan atomizer)

平板扇形雾化模型仅适用于三维情况。用户需要在Point Properties 下设定如下的初始条件:

??扇叶中心点:设定射流源起始位置的三向坐标值,在X-Center,Y-Center, and Z-Center 区设定。

??虚点位置:设定喷嘴扇叶的各边的虚拟交叉点,在X-Virtual Origin, Y-Virtual Origin, and Z-Virtual Origin 区设定。

??垂直方向:设定垂直扇叶的向量各个分量,在 X-Fan Normal Vector, Y-Fan Normal

Vector, and Z-Fan Normal Vector 区设定。

??温度:设定颗粒流的温度,在 Temperature 区设定。 ??质量流量:设定喷嘴的质量流量,在 Flow Rate 区设定。

??射流持续时间:对于非稳态颗粒跟踪计算,在Start Time 和Stop Time 区设定喷射的开始于结束时间。

??射流角:在 Spray Half Angle 区下设定射流喷射半角。

??喷口宽度:设定喷口垂直方向的宽度,在 Orifice Width 区设定。

??液膜破碎常数:设定确定液膜破碎时形成的线状液膜长度的一个经验常数,在Flat Fan Sheet Constant 区设定。

9. 气泡雾化喷嘴的点属性设定

对于气泡雾化喷嘴,用户需要的许多设定项与平口雾化喷嘴的设定相同。除了前面介绍的需要设定位置、轴线方向(三维)、温度、质量流量(包括空穴与非空穴流量)、射流持续时间(非稳态)、蒸汽压、喷嘴内半径以及方位角(若需要的话)之外,还需要在Point Properties:区下设定其他参数:

??混合情况参数:设定射流中液-气混合物中已蒸发的液滴质量分数,在Mixture Quality 区设定。

??饱和温度:设定可挥发成分的饱和温度,在 Saturation Temp.区设定。 ??液滴扩散系数:设定控制液滴在空间扩散性能的扩散系数,在Dispersion Constant 区设定

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??射流角:设定液膜离开喷口时的初始轨道方向角,在 Maximum Half Angle 区设定。

8. 模拟颗粒湍流扩散

可以选择随机跟踪或颗粒云模型来模拟颗粒的湍流扩散。 **(1)随机跟踪

对于湍流,若用户希望使用随机跟踪方法,那么,必须激活此选项,并且设定跟踪次数(the``number of tries''.)。随机跟踪方法使用随机游走方法来考虑颗粒湍流脉动速度对颗粒的影响。

1. 在 Set Injection Properties 面板中点击Turbulent Dispersion 菜单项。 2. 在 Stochastic Tracking 选项下选中Stochastic Model 以激活随机跟踪方法。

3. 设定跟踪次数(Number Of Tries): ?若输入零,那么,FLUENT 使用连续相的时均速度来计算颗粒轨道,因此,

计算中忽略了湍流对颗粒轨道的影响。 ?若输入为大/等于 1 的数值,那么,FLUENT 在计算颗粒轨道时,将考虑湍

流对颗粒的影响。若输入数值大于1,将多次计算颗粒轨道:输入2,则计算两次轨道;输入3。则计算三次轨道,等等。每次轨道计算,在颗粒平衡方程中都使用新的湍流脉动值。若计算足够多次颗粒轨道,那么,轨道计算中就包含有受到湍流影响的颗粒流的统计特征量。需要注意的是,对于非稳态颗粒跟踪,若激活了随机跟踪方法,那么,轨道计算次数需设定为1??。 (2)颗粒云模型

对于湍流,用户可以考虑湍流扩散对射流颗粒的影响。当使用颗粒云模型方法时,所跟踪的颗粒流轨道将是围绕着某个平均轨道的“云团”。

1. 在 Set Injection Properties 面板中点击Turbulent Dispersion 菜单项。 2. 在 Cloud Tracking 下选定Cloud Model 以激活颗粒云模型。

3. 设定颗粒云团的最小与最大许可半径。颗粒将以设定的最小许可半径(Min. Cloud Diameter)进入流动区域。在Max. Cloud Diameter.下可设定颗粒云的最大许可半径。

用户可能会需要根据具体问题的长度尺度来限制最大许可半径以提高具有

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复杂几何形状结构的计算效果,因为这种情况下,在局部回流区域,颗粒流的平均轨道计算会陷入死循环。

FLUENT 中的离散相缺省边界条件为; ?壁面(wall)、对称面(symmetry)、轴对称的轴线(axis)均为``reflect''

边界条件,且恢复系数均为1.0 ?在所有的流动类型边界(压力入口-pressure inlets、速度入口-velocity

inlets、压力出口

-pressure outlets 等),均为``escape''边界条件 ?在所有的内部区域边界(辐射体- radiator、多孔介质间断面- porous jump)

均为边界条件,只有对壁面边界(wall)才可以修改恢复系数。

通用多相流模型(General Multiphase Models)

一、模型介绍

1. 选择通用的多相流模型

VOF 模型适合于分层的或自由表面流,而mixture 和Eulerian 模型适合于流动中有相混合或分离,或者分散相的volume fraction 超过10%的情形,(流动中分散相的volume fraction 小于或等于10%时可使用离散相模型)。

为了在 mixture 模型和Eulerian 模型之间作出选择,还应考虑以下几点: ★ 如果分散相有着宽广的分布,mixture 模型是最可取的。如果分散相只集中在区域的一部分,你应当使用Eulerian 模型。

★ 如果应用于你的系统的相间曳力规律是可利用的(either within FLUENT or through a user-defined function),Eulerian 模型通常比mixture 模型能给出更精确的结果。如果相间的曳力规律不知道或者它们应用于你的系统是有疑问的, mixture 模型可能是更好的选择。

★ 如果你想解一个需要计算付出较少的简单的问题,mixture 模型可能是更好的选择,因为它比Eulerian 模型要少解一部分方程。如果精度比计算付出更重要, Eulerian 模型是更好的选择。但是请记住,复杂的Eulerian 模型比mixture 模型 的计算稳定性要差。

2. VOF 模型的概述及局限(Overview and Limitations of the VOF Model)

VOF 模型通过求解单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的volume fraction 来模拟两种或三种不能混合的流体。典型的应用包括预测,jet breakup、

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流体中大泡的运动(the motion of large bubbles in a liquid)、the motion of liquid after a dam break 和气液界面的稳态和瞬态处理(the steady or transient tracking of any liquid-gas interface)。 局限(limitations):

下面的一些限制应用于 FLUENT 中的VOF 模型:

★ 必须使用segregated solver. 即VOF 模型不能用于coupled solvers.

★ 所有的控制容积必须充满单一流体相或者相的联合;VOF 模型不允许在那些空的区域中没有任何类型的流体存在。 ★ 只有一相是可压缩的。

★ Streamwise periodic flow (either specified mass flow rate or specified pressure drop) cannot be modeled when the VOF model is used.

★ Species mixing and reacting flow cannot be modeled when the VOF model is used.

★ 大涡模拟紊流模型不能用于VOF 模型。

★ 二阶隐式的time-stepping 公式不能用于VOF 模型。 ★ VOF 模型不能用于无粘流。

★ The shell conduction model for walls cannot be used with the VOF model.

稳态和瞬态的 VOF 计算

在 FLUENT 中VOF 公式通常用于计算时间依赖解,但是对于只关心稳态解的问题,它也可以执行稳态计算。稳态VOF 计算是敏感的只有当你的解是独立于初始时间并且对于单相有明显的流入边界。例如,由于在旋转的杯子中自由表面的形状依赖于流体的初始水平,这样的问题必须使用time-dependent 公式。另一方面,渠道内顶部有空气的水的流动和分离的空气入口可以采用steady-state 公式求解。

3. Mixture 模型的概述和局限(Overview and Limitations of the Mixture Model)

混合模型是一种简化的多相流模型,它用于模拟各相有不同速度的多相流,但是假定了在短空间尺度上局部的平衡。相之间的耦合应当是很强的。它也用于模拟有强烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度运动的多相流。

混合模型可以模拟 n 相(fluid or particulate)通过求解混合相的动量、连续性和能量方程,第二相的volume fraction 方程,以及相对速度的代数表示。典型的应用包括沉降(sedimentation),旋风分离器(cyclone separators),particle-laden flow with low loading,以及气相容积率很低的泡状流。

混合模型是 Eulerian 模型在几种情形下的很好替代。当存在大范围的颗粒相分布或者界面的规律未知或者它们的可靠性有疑问时,完善的多相流模型是不

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