模型描述:仿真水在经过发热表面时的沸腾现象。
工具/原料
STAR-CCM+13.02.011-R8
模型导入
1、打开STAR-CCM+,新建simulation,选择ParallelonLocalHost,ComputeProcesses根据自己电脑配置选择,点击OK。
2、点击File>Import>ImportVolumeMesh,导入multiphaseFlow>gridfs.ccm文件,保存为vofBoiling.sim。
3、点击Mesh>挢旗扦渌;Convertto2D,勾选Delete3DRegionsAfterConversi泠贾高框on,将3D模型即转化为2D模型。转化为2D模型必须满足:要投影的网格面必须平行于X-Y平面,且某一边界面必须在X-Y平面上,即Z=0的平面。
4、删除Continua>Physics1。显示网格。
5、点击菜单栏Mesh>ScaleMesh,ScaleFactor设为0.1,点击Apply进行缩放。点击ResetView或快捷键R自适应显示缩放后的模型。
物理模型
1、重命名Physics12D为Boiler。设置欧拉多相流模型。
2、右键Models>EulerianMultiphase&g隋茚粟胫t;EulerianPhases,新建Phase1,重命名为信咆颊辑H2O。同理,新建Phase2,命名为H2O(G)。分别选择Liquid/Gas属性。
3、点击H2O(G)>Models>Gas>Air,右键Replacewith,选择H2O(Water)。
4、定义PhaseInteractions。展开Boil娣定撰钠er>Models>Multiph锾攒揉敫aseInteraction>PhaseInteractions,右键新建PhaseInteraction,模型选择VOF-VOFPhaseInteraction,VOFBoiling,RohsenowBoiling和MultiphaseMaterial。
5、点击VOF-VOFPhaseInteraction,PrimaryPhase选择H2O,SecondaryPhase设为H2O(G)。
初始条件
1、展开Boiler>InitialConditions,VolumeFraction设为[1.0,0.0]。StaticTemperature设为350K。
边界条件
1、将默认的Default_Fluid2D重命名为Fluid。分别设置Boundary的Type,Left设为VelocityInlet,Right设为PressureOutlet,其他为Wall。
2、展开Bottom>PhysicsC艺皱麾酪onditions>ThermalSpecification,Conditi泠贾高框on设为Temperature。展开PhysicsValues>StaticTemperature,设为540K。
3、展开Left>PhysicsValues,StaticTemperature设为350K,VelocityMagnitude设为1m/s,VolumeFraction设为[1.0,0.0]。
4、展开Right>PhysicsValues,StaticTemperature设为370K,VolumeFraction设为[1.0,0.0]。
求解条件
1、展开Solvers,ImplicitUnsteady时间步长设为0.01s。
2、展开SegregatedFlow>V娣定撰钠elocity,Under-RelaxationFactor设牾肟甘道为0.8,展开SegregatedVOF>SingleStep,Under-RelaxationFactor设为0.1。
3、展开StoppingCriteria,MaximumPhysicalTime设为3s,MaximumInnerIterations默认5步,不勾选MaximumSteps。
后处理显示
1、右键NewReport>HeatTransfer,命名为Hea隋茚粟胫tFlux(BottomWall)。Parts选择Botto罪焐芡拂m,右键CreateMonitorandPlotfromReport。
2、展开Plots>HeatFlux(BottomWall)MonitorPlot,将x-AxisMonitor设为Iteration。
3、新建ScalarScene1,禅旄褡瘦命名为VaporVolumeFraction。Function选择VolumeFractionofH2O(G)芟坳葩津,监控沸腾蒸汽的体积分数。ContourStyle选择SmoothFilled。点击ColorBar,将TitleHeight设为0.04,LabelHeight设为0.035。
4、展开Attributes>Update,Trigger选择TimeStep,勾选SaveToFile,选择导出路径,Trigger选择TimeStep。Time-StepFrequency设为6。
5、展开Tools>Annotations>SolutionTime,拖拽至ScalarScene,将SolutionTime的Height设为0.04。
6、复制ScalarScene1,命名为FluidTemperature。Function选择Temperature。修改图片导出路径。
提交计算
1、保存,初始化,提交计算。
计算结果
1、H2O(G)的体积分布,沸腾过程。
2、温度变化。
3、Bottom面的换热量曲线。