fluent中的沸腾模型（2）-Non-equilibrium Subcooled Boiling

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“过冷沸腾”是用来描述这样一种物理情况:即使液体的体积平均温度小于饱和值，但壁温高到足以导致壁上发生沸腾。在这种情况下，能量直接从壁面传递到液体。这些能量的一部分会使液体的温度升高，另一部分会产生蒸汽。相间传热也会导致液体平均温度升高,而饱和蒸汽冷凝。此外，一些能量可以直接从壁面转移到蒸汽中。这些基本机制是所谓的伦斯勒理工学院(RPI)模型的基础。

在ANSYS Fluent中，在欧拉多相模型的基础上建立了壁面沸腾模型。多相流动由相连续性守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程控制。采用 Kurual 和 Podowski 的RPI形核沸腾模型和Lavieville等人的扩展式对壁面沸腾现象进行了建模。该壁面沸腾模型适用于三种不同的壁面边界:等温壁面、指定热流和指定传热系数(耦合壁面边界)。

如下面所描述的，已经考虑了动量、质量和热量的界面传递以及沸腾流中的湍流模型。

01—Non-equilibrium Subcooled Boiling

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当使用基本RPI模型时，蒸汽的温度不计算，而是固定在饱和温度。为了模拟从核态沸腾状态(DNB)开始的沸腾，或者模拟临界热流量和干燥后的条件，必须包括过程中的蒸汽温度。现将壁面体热分区修改如下:

 

其中q_c、q_Q、q_E分别为液相对流热通量、淬火热通量和蒸发热通量(详见fluent中的沸腾模型（1）-RPI模型)。额外的热流通量是q_V表示气相的对流热通量，q_G表示系统中任何其他可能的气相的热通量。它们可以表示为：

 

与液相的q_C相似，对流换热系数h_V和h_G由壁面函数公式计算。函数f（α1）依赖于局部液体体积分数，其极限值与液体体积分数相似。Lavieville等人提出了如下表达式:

这里蒸汽分数的临界值是α_l_crit=0.2