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FLUENT湿空气冷凝模拟
余花生
1年前
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2705
字
20
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预计阅读时间:
7
分钟
1 前言
由干空气和水蒸气混合而成的称为湿空气,湿空气冷凝是生活中常见的现象,也就是常说的结露。当湿空气温度降低到露点温度以下时,会发生结露现象。今天,我们用FLUENT做一个湿空气冷凝的简单案例。
2 模型描述
建立如下的二维平面模型,尺寸0.3m×0.04m,入口为100%湿空气,环境压力101325Pa,干球温度22℃,水蒸气质量分数0.00842,即相对湿度为51.6%。上壁面为绝热面,下壁面为0.85℃恒温面。根据以上状态参数,查得湿空气的露点温度为11.596℃,因此在冷壁面会发生结露。
3求解设置
模拟该问题需要多相流模型和组分输运模型相结合,本案例选择mixture多相流模型,并且采用fluent自带的蒸发-冷凝模型模拟结露(相变)。但是,相变温度为湿空气对应蒸汽分压下的饱和温度。比较不准确但是很简单的方式是设定常值饱和温度(11.596℃),但实际上发生结露之后,湿空气的水蒸气质量分数亦即含湿量会变化,那么露点温度也会不一样,因此准确的方式是追踪不同位置各自的露点温度。
开启多相流模型和组分输运模型,将混合物组分设置成水蒸气和干空气,将水蒸气排在第一位(通常将组分含量多的排在后面,并且排序ID分别为0、1、……)。注意开启多相流模型后,组分输运的相序要和多相流模型的相序设置对应上。
从软件自带材质库读取液态水材质,设置多相流模型液态水为主相,湿空气为次相。
设置两相间的传质模型为蒸发-冷凝模型,发生在水和湿空气的水蒸气之间,设置蒸发冷凝频率为1,饱和温度为UDF定义,方法为根据当地的水蒸气分压求解露点温度(饱和温度)。
这里,由于流速较低,我们采用层流模型。
按如下入口边界,100%湿空气,温度22℃,水蒸气质量分数0.00842。
将出口设置为压力出口,组分和两相流边界同入口设置。
底部边界设置为恒温壁面,温度0.85℃。
瞬态求解,考虑重力项,时间步长0.001s,设置过大的时间步长将造成计算发散。
4 计算结果
基本达到稳态后,水蒸气的质量分数如下,冷壁面附近的水蒸气含量减少。
相应地,液态水的体积分数和质量分数(UDF结果)如下,集中在冷壁面上下游。
湿空气的温度和冷凝速率如下,冷凝主要发生冷壁面附近。
我们再看一下水蒸气分压(UDF结果),发生结露附近的湿空气水蒸气分压有所降低。
对应的饱和蒸汽温度如下,如前所述,由于发生了结露,局部位置的露点温度有所降低。
以下是本案例采用的UDF求解露点温度的详解。
来源:仿真与工程
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多相流
组分输运
UDF
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首次发布时间:2023-07-05
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余花生
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4条评论
ccc_8063
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6月前
您好 請問可以分享UDF嗎 謝謝
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仿真秀0522221314
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8月前
老师,可以分享一下这个udf吗
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来瓶快乐水
签名征集中
10月前
老师,可以分享一下这个udf吗
回复
小卢
签名征集中
1年前
您好,请问组分输运模型打开了,但是没办法设置入口水蒸气质量分数怎么回事呢?求解答
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