水封模拟
正文共： 775字 6图 预计阅读时间： 2分钟1 前言水封在汽水管道疏水中被广泛使用，它的作用是使凝结水顺利地流过水封排走，而蒸汽则被封在管道内。今天的案例来自于实际工程应用，在SOFC热电联供系统中，如果尾气排放温度低至露点温度以下，则会产生冷凝水，这部分冷凝水需要及时排走，否则可能会堵塞管道。在该案例中，我们将采用如下的水封结构来排除冷凝水。2 建模与网格创建上图的管道和水封二维平面模型，划分四边形网格，节点数为44480，最小正交质量0.7。注意，在建模时加入口切分成上下两部分，上面走气体、下面走液体。当然，也可以通过UDF定义入口的体积分数和速度，这时就不需要切分入口了。3 边界条件与求解设置采用SST k-ω湍流模型，开启重力选项。水封结构的模拟涉及到液面的捕捉，因此需要采用VOF两相流模型。本案例我们考虑两相分别为干空气和液态水，也就是已经冷凝结束了不再考虑冷凝过程。干空气为主相，液态水为次相。本案例我们分别考虑水的表面张力和不考虑水的表面张力，看看表面张力对模拟的影响。如果考虑表面张力，则设定张力系数为0.07N/m，并且考虑壁面黏附，接触角为120°（水侧测量，疏水特性）。入口设为速度入口，空气入口速度1m/s，次相（水）体积分数为0，表示全部为空气，水入口速度0.2m/s，次相（水）体积分数为1，表示全部为水。管道出口和疏水管出口均设置为压力出口，表压为0Pa，注意回流次相体积分数为1，表示回流都是空气，不然很容易计算发散，特别是计算过程中发生不合理的回流时。4 计算结果我们分别看一下考虑表面张力和不考虑表面张力时的液体体积分数动画，可以看出两者有很明显的差异，前者在疏水管里面产生了气柱，也就是说会发生漏气，在顶部U形弯有明显的反重力现象；而后者的水封却不会出现漏气，从根本原因上看，本案例的疏水管太细了，使得表面张力对液体的流动产生较强的影响。来源：仿真与工程
