FLUENT池沸腾模拟（沸腾状态变化）
正文共： 1236字 18图 预计阅读时间： 4分钟1 前言 今天是中秋节，祝大家节日快乐！之前我们做过几个关于流动沸腾的案例，与流动沸腾（flow boiling）相对应的还有池沸腾（pool boiling）。流动沸腾考虑的是流动的液体中的传热传质，而池沸腾考虑的是静止的液体。流体池沸腾与流动沸腾本质上基本是一致的，也有相似的沸腾曲线，只不过池沸腾曲线相比流动沸腾在纵坐标有所下移。今天我们对池沸腾进行模拟，本案例采用的沸腾传热传质模型与流动沸腾案例二一致。2 建模与网格创建0.0459m×0.1376m的二维平面模型，划分四边形网格，节点数约5万，底部壁面附近网格进行细化处理。3 边界条件与求解设置介质为默认的液态水和水蒸气，饱和温度100℃。采用层流模型。开启重力选项。启用VOF模型，主相为水蒸气，次相为液态水，考虑表面张力和壁面附着，表面张力系数0.068N/m。底部壁面为恒温面，温度根据过热度进行设置，本案例考虑了10℃、30℃、50℃、60℃和70℃几个不同的工况。表面接触角为30°（液体侧测量）顶部为压力出口，回流为100%，100℃的饱和水。计算域左右两侧均为对称面。分别为计算域的混合相，液相和气相增加能量源项和质量源项。由于该沸腾模型需要调用温度和体积分数的梯度，默认情况下求解器会不断移除梯度数据，因此如果要保留梯度数据，需要用solver/set/expert这个TUI命令，并对Keep temporary solver memory from being freed?回答yes，但是保留梯度数据需要更多的存储资源，越计算到后面迭代可能越慢。创建一个监视器，监测壁面的传热功率。瞬态求解，时间步长0.00001s，每个时间步迭代次数80，注意时间步长的设定如果不合适很可能造成计算后程突然发散崩溃。4 计算结果先看一下迭代残差曲线，收敛效果良好。这几个工况的总计算时间耗费了一个周……我们以壁面传热功率与用户自定义能量源项（即潜热）的对比作为能量守恒状态的判据。过热度10℃、30℃、50℃、60℃和70℃，壁面传热功率曲线依次如下。过热度10℃、30℃、50℃、60℃和70℃，水蒸气体积分数云图依次如下由上述结果可以看出，10℃-70℃过热度跨度下，沸腾的状态发生了改变，呈现核态沸腾到模态沸腾的转变，我们将传热面平均热流密度和过热度关系绘制成如下曲线，可以预见，继续增加过热度，将模拟出模态沸腾的上升曲线，本案例从略。最后我们看一下过热度10℃的水蒸气体积分数动画。参考文献[1] Modelling and simulation of flow boiling heat transfer[2] Guidelines for simulating cryogenic film boiling using volume of fluid (VOF)[3] Modelling of a cryogenic liquid pool boiling using CFD code[4] Modeling of the Evaporation and Condensation Phase-Change Problems with FLUENT来源：仿真与工程
