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FLUENT湿空气冷凝模拟

1年前浏览4450

正文共： 2705字 20图预计阅读时间： 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

多相流组分输运 UDF

著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载

首次发布时间：2023-07-05

最近编辑：1年前

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4条评论

签名征集中

7月前

您好請問可以分享UDF嗎謝謝

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仿真秀0522221314

签名征集中

9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

12月前

老师，可以分享一下这个udf吗

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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

回复 1条回复

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