Fluent案例｜液滴蒸发

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了在Fluent中模拟液滴喷雾及其蒸发过程的方法。通过设定计算区域、边界条件和网格，以及Fluent的多种设置，如General、Models、DPM模型等，实现了对液滴蒸发过程的精确模拟。计算结果显示了颗粒喷射情况、水蒸气的含量分布和温度分布，为液体燃料燃烧过程的模拟提供了关键步骤和参考数据。

本文演示在Fluent中构造液滴喷雾并考虑液滴蒸发过程的的仿真方法。液滴蒸发过程模拟是液体燃料燃烧过程模拟的关键步骤。

1 计算区域

计算区域直径180 mm，长度1500 mm的圆柱体，如下图所示。

边界命名如下图所示。

计算网格如下图所示。

2 Fluent设置

• 以3d、Double Precision方式启动Fluent

2.1 General设置

• 如下图所示设置General面板
• 选择选项Transient 采用瞬态计算
• 选中选项Gravity ，设置重力加速度方向为Z轴-9.81 m/s2

2.2 Models设置

• 激活能量方程

• 激活使用组分输运方程，选中混合物材料为mixture-template

注：由于液滴蒸发后产生气相组分，因此这里需要打开组分输运模型

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2.3 设置DPM模型

• 打开Discrete Phase Model设置对话框，选中选项Interaction with Continuous Phase，其他参数保持默认设置

• 进入Physical Models标签页，激活选项Breakup ，取消选项Consider Children in the Same Tracking Step，如下图所示

• 创建Injection，如下图所示设置液滴初始信息

• 进入Physical Models标签页，激活选项Enable Breakup，选择破碎模型为KHRT，采用默认的模型参数

• 进入Turbulent Dispersion标签页，激活选项Discrete Random Walk Model，如下图所示设置

2.4 边界条件设置

• 设置inlet边界速度15 m/s

• 设置inlet边界温度900 K

• 设置inlet边界组分为O2质量分数为0.23

• 指定出口边界outlet的回流组分O2质量分数为0.23

2.5 材料属性

• 如下图所示设置液滴材料参数

注：材料参数对后续的蒸发过程至关重要。

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2.6 初始化计算

• 采用Hybrid初始化

2.7 迭代计算

• 设置迭代步数为50，时间步长0.001 s，如下图所示进行迭代计算

3 计算结果

• 颗粒喷射情况

• 水蒸气的含量分布（x=0 m面上）

• 温度分布（x=0 m面上）

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