通過學習本算例您將獲得？

1、學會基本的VOF模型設定流程

2、學會利用蒸發-冷凝模型來模擬傳熱沸騰

1摘要4

2傳熱沸騰模型介紹4

3前處理4

4求解設定5

4.1啟動Fluent5

4.2網格縮放6

4.3求解器設定7

4.4多相流模型設定8

4.5能量方程求解設定9

4.6紊流模型設定10

4.7添加材料11

4.8多相流中相設定12

4.9操作條件設定14

4.10邊界條件設定15

4.10.1heatsource邊界條件設定15

4.10.2wall_surface邊界條件設定17

4.10.3top邊界條件設定18

4.11求解方法設定19

4.12流場初始化21

4.13計算自動保存設定24

4.14求解25

5后處理26

5.1迭代殘差曲線26

5.2云圖顯示26

5.2.1創建x=0平面26

5.2.2體積分數云圖27

5.2.3速度分布云圖29

5.2.4密度分布云圖31

5.3矢量圖顯示33

6結論35

1 摘要

沸騰傳熱是熱量從壁面傳給液體，使液體沸騰氣化到對流傳熱程序，本算例將演示如何用Fluent中的VOF模型和蒸發-冷凝模型來模擬傳熱沸騰，

2 傳熱沸騰模型介紹

圖 1是傳熱沸騰模型三維示意圖，容器為圓柱體，圓柱高40cm，底面直徑為16cm，底部受熱區域為圓形，圓心位置與圓柱底面圓心重合，直徑為5cm，

3 前處理

在DesignModeler中建立模型，然后在Ansys Meshing中劃分網格，圓柱底部受熱區域為heatsource，型別為wall；底部其他區域以及圓柱側面為wall_surface，型別為wall；圓柱頂面為top，型別為pressure_outlet，模型網格劃分如圖 2所示，

4 求解設定

4.1 啟動Fluent

啟動Fulent，將Dimension設定為3D，如圖 3所示，

4.2 網格縮放

在DesignModeler中建模時默認采用m作為單位，為了進一步確保模型尺寸設定正確，建議打開scale來檢查模型尺寸設定是否正確，如果不正確，通過設定縮放因子來設定，網格縮放設定如圖 4所示，

4.3 求解器設定

將Solver Type設定為Pressure-Based，Solver Time設定為Transient，并勾選Gravity，設定x方向和y方向重力加速度為0，z方向重力加速度為-9.81m/s2，如圖 5所示，

4.4 多相流模型設定

打開模型樹中的【Model】→【Multiphase】，MultiphaseModel選用Volume of Fluid模型，Number of Eulerian Phases設定為3，其他設定保持默認，如圖 6所示，

4.5 能量方程求解設定

打開模型樹中的【Model】→【Energy】，勾選Energy Equation，如圖 7所示，

4.6 紊流模型設定

打開模型樹中的【Model】→【Viscous】選擇k-epsilon模型，其余保持默認，設定如圖 8所示，

4.7 添加材料

雙擊模型樹中的【Materials】，在彈出的對話框右側選擇【Fluent database】，在Fluent Database Materials對話框中找到water-liquid，water-vapor項，單擊下方copy選項，

4.8 多相流中相設定

打開模型樹中的【Models】→【Multiphase】→【Phases】，設定Primary Phase的名稱為air，材料為air，Secondary Phase的名稱為water-liq，材料為water-liquid, Secondary Phase的名稱為water-vap，材料為water-vapor，如圖 10所示，

打開模型樹中的【Models】→【Multiphase】→【Phase Interactions】，選擇Mass選項卡，From Phase設定為water-liq，ToPhase設定為water-vap，Mechanism設定為evaporation-condensation，如圖11所示，單擊Edit，在彈出的Evaporation-Condensation Model對話框中設定Evaporation Frequency為0.2，Condensation Frequency為0.1，其他選項保持默認，如圖 12所示，

4.9 操作條件設定

雙擊【Cell-Zone-Conditions】，點擊Operating-Conditions，OperatingPressure保留默認值（國際標準大氣壓值），設定ReferencePressureLocation為x=0m，y=0m，z=0m，勾選Specified Operating Density，設定Operating Density為0.5542，如圖 13所示，

4.10 邊界條件設定

4.10.1 heatsource邊界條件設定

雙擊【Boundary Conditions】，編輯【Zone】中的heatsource，Momentum選項卡中設定保持默認，如圖 14所示；Thermal選項卡中Thermal Conditions選擇Temperature，Temperature設定為1873.15，其余選項保持默認，如圖 15所示

4.10.2 wall_surface邊界條件設定

雙擊【Boundary Conditions】，編輯【Zone】中的heatsource，Momentum選項卡中設定保持默認，如圖 16所示；Thermal選項卡中Thermal Conditions選擇Temperature，Temperature設定為1873.15，其余選項保持默認，如圖 17所示

4.10.3 top邊界條件設定

雙擊【Boundary Conditions】，編輯【Zone】中的top，在下方的TYPE中選擇為Pressure outlet，Momentum選項卡中設定保持默認，如圖 18所示；Thermal選項卡中設定保持默認，如圖 19所示，

4.11 求解方法設定

打開模型樹中【Solution】→【Methods】，將Scheme選擇為PISO演算法，其他選項保持默認，如圖 20所示，

4.12 流場初始化

雙擊【Initialization】，將默認的Hybrid-Initialization改為Standard Initialization，注意Initial Values中將water-liq Volume Fraction和water-vap Volume Fraction設定為0，單擊Initialize，如圖 22所示，

單擊SettingUpDomain工具列選項卡中Adapt選項卡中的Mark/AdaptCells，在下拉選單中選擇Region，首先設定XMin為-0.1，X Max為0.1，Y Min為-0.1，Y Max為0.1，Z Min為0，Z Max為0.2，單擊Mark，如圖 23所示，

雙擊【Initialization】，單擊Patch，Phase選擇water-liq，Variable選擇Volume Fraction，Registers to Patch中選中hexahedron-r0，然后將Value改為1，單擊Patch，如圖 24所示，

Phase選擇mixture，Variable選擇Temperature，Registers to Patch中選中hexahedron-r0，然后將Value改為365，單擊Patch，如圖 25所示，

4.13 計算自動保存設定

打開【CalculationActivities】→【Autosave】，設定Save Data File Every （Time Steps）為4，其余選項保持默認，如圖 26所示，

4.14 求解

雙擊Run Calculation，設定Time Step Size為0.1，Number of Time Steps為1000，Time Stepping Method為Fixed，Max Iterations/Time Step為20，如圖 27所示，

5 后處理

5.1 迭代殘差曲線

迭代殘差曲線如圖 28所示，

5.2 云圖顯示

5.2.1 創建x=0平面

單擊Setting Up Domain工具列選項卡中Surface選項卡中的Create->Iso-Surface，Surface of Constant選擇Mesh，X-Coordinate，Iso-Values設定為0，From Zones選擇fluid，New Surface Name為Plane-4，如圖 29所示，

5.2.2 體積分數云圖

雙擊左側樹Results下的Contour，創建云圖，Contour-of選擇Phase的Volume fraction，Phase選擇water-vap，Options中勾選Filled，Surfaces串列中選中plane-4，單擊Save/Display，如圖 30所示，顯示結果如圖 31所示，