FLUENT系列资料5之蒸汽喷射器内的传热模拟

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究FLUENT 提供五种雾化模型：•平口喷嘴雾化（plain—orifice atomizer)•压力－旋流雾化(pressure—swirl atomizer）•转杯雾化模型（flat-fan atomizer)•气体辅助雾化（air-blast/air—assisted atomizer)•气泡雾化(effervescent/flashing atomizer)所有的模型都是用喷嘴的物理及尺寸参数（例如喷口直径、质量流率）来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。

对于实际的喷嘴模拟来说,无论是颗粒的喷射角度还是其喷出时间都是随机分布的。

但对FLUENT 的非雾化喷射入口来说，液滴都是在初始时刻以一个固定的轨道喷射出去（到流场中去）。

喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴的随机分布。

随机选择轨道表明初始液滴的喷射方向是随机的。

所有的喷嘴模型中都要设第初始喷射角（范围），颗粒通过随机的方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。

这种方法提高了由喷射占主导地位流动的计算精度。

在喷嘴附近，液滴在计算网格内的分布趋向于更加均匀,这样,通过气相作用于液滴上的曳力就加强了气相－液滴之间的耦合作用。

平口喷嘴雾化(plain—orifice atomizer）模型平口喷嘴是最常见也是最简单的一种雾化器。

但对于其内部与外部的流动机制却很复杂。

液体在喷嘴内部得到加速，然后喷出，形成液滴.这个看似简单的过程实际却及其复杂。

平口喷嘴可分为三个不同的工作区:单相区、空穴区、以及回流区（flipped。

不同工作区的转变是个突然的过程,并且产生截然不同的喷雾状态。

喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处的速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角.每种喷雾机制如下图示（图1、2、3):图1 单相流雾化喷嘴流动(液体完全充满喷头内部）图2 空穴喷嘴流动（喷头倒角处产生了空穴）图3 返流型喷嘴流动（在喷头内，下游气体包裹了液体喷射区）压力－旋流雾化喷嘴模型另一种重要的喷嘴类型就是压力－旋流雾化喷嘴.气体透平工业的人把它称作单相喷嘴（simplex atomizer)。

F L U E N T喷雾模拟具体
步骤
公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
dispersionangle参数很重要
设置的是6?太小了
选择离散相模型DPM（拉格朗日离散粒子多相流）
Discrete Phase Model面板中的Unsteady Parameters 属性框中激活了Unsteady Tracking 选项，在瞬态流动中考虑相间耦合计算，在每一个迭代时间步长内，依据在Number Of Continuous PhaseIterations Per DPM Iteration 设定的迭代步数进行颗粒轨道的迭代计算。

液滴破碎模型：泰勒类比破碎模型
FLUENT 提供两种雾滴破碎模型：泰勒类比破碎（TAB）模型和波致破碎模型。

本文选自泰勒类比破碎模型。

Discrete Phase Model-Spray Models 下激活Droplet Breakup，TAB 模型，设置y0为0.001（初始变形值）
动态曳力模型
创建入射源：
创建喷雾模型：选择pressure-swirl-atomizer（压力旋流雾化模型）水滴颗粒相流数目：
水滴颗粒相设置：
惯性颗粒（``inert''）离散相类型（颗粒、液滴或气泡）
材料设置：
属性设置：
入射源位置
入射源轴向方向设置：
流量以及时间设置：喷嘴直径，锥角，重力加速度设置：。

基于Fluent中DPM的水滴蒸发冷凝和沸腾过程中传热传质的规律和程序实现Fluent是一款流体动力学软件，其中包含了离散相方法（DPM）用于模拟颗粒的运动和传热传质过程。

水滴的蒸发、冷凝和沸腾过程都是与传热传质密切相关的现象。

本文将介绍基于Fluent中DPM的水滴蒸发、冷凝和沸腾过程中的传热传质规律以及相应的程序实现。

1.水滴的蒸发过程：水滴在蒸发过程中，会受到环境中的热量传递，水分子在水滴内部形成蒸汽，并从水滴表面逐渐蒸发。

蒸发过程中的传热传质可以通过Fluent中DPM模型来模拟。

首先，需要构建一个包含水滴颗粒和气体介质的计算域。

水滴颗粒的初始位置、粒径和质量可以根据实际情况进行设定。

其次，通过设定水滴颗粒的表面属性，如温度、蒸汽质量分数等，来模拟水滴的蒸发过程。

可以通过设定边界条件或者设置适当的物理模型来实现。

针对传热传质规律，可以使用DPM中的蒸发模型。

该模型基于物理机理，考虑了水滴表面温度、湿度、传热参数以及气体介质中水分浓度梯度等因素，通过数值方法求解蒸发过程中的能量和质量传递方程。

2.水滴的冷凝过程：水滴在冷凝过程中，会释放热量给周围环境，水蒸气在与冷凝表面接触时变成液体。

冷凝过程中的传热传质可以同样通过Fluent中DPM模型来模拟。

与水滴蒸发相反，冷凝过程需要考虑水滴颗粒与冷凝表面间的传热传质。

可以通过设定边界条件或者设置适当的物理模型来实现。

针对传热传质规律，可以使用DPM中的冷凝模型。

该模型同样基于物理机理，考虑了水滴表面温度、湿度、传热参数以及冷凝表面与水滴颗粒的接触区域等因素，通过数值方法求解冷凝过程中的能量和质量传递方程。

3.水滴的沸腾过程：水滴在沸腾过程中，会迅速产生蒸汽，并从液态转化为气体态。

沸腾过程中的传热传质也可以通过Fluent中DPM模型来模拟。

为模拟水滴的沸腾过程，需要考虑水滴颗粒的表面属性、液相和气相的传热传质过程。

可以通过设定边界条件或者设置适当的物理模型来实现。

FLUENT传热模拟参考资料整理FLUENT传热模拟参考资料整理1、在GAMBIT中显⽰的“check”主要通过哪⼏种来判断其⽹格的质量？及其在做⽹格时⼤致注意到哪些细节？判断⽹格质量的⽅⾯有：Area单元⾯积，适⽤于2D单元，较为基本的单元质量特征。

Aspect Ratio长宽⽐，不同的⽹格单元有不同的计算⽅法，等于1是最好的单元，如正三⾓形，正四边形，正四⾯体，正六⾯体等；⼀般情况下不要超过5：1.Diagonal Ratio对⾓线之⽐，仅适⽤于四边形和六⾯体单元，默认是⼤于或等于1的，该值越⾼，说明单元越不规则，最好等于1，也就是正四边形或正六⾯体。

Edge Ratio长边与最短边长度之⽐，⼤于或等于1，最好等于1，解释同上。

EquiAngle Skew通过单元夹⾓计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。

最好是要控制在0到0.4之间。

EquiSize Skew通过单元⼤⼩计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。

2D 质量好的单元该值最好在0.1以内，3D单元在0.4以内。

MidAngle Skew通过单元边中点连线夹⾓计算的歪斜度，仅适⽤于四边形和六⾯体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。

Size Change相邻单元⼤⼩之⽐，仅适⽤于3D单元，最好控制在2以内。

Stretch伸展度。

通过单元的对⾓线长度与边长计算出来的，仅适⽤于四边形和六⾯体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。

Taper锥度。

仅适⽤于四边形和六⾯体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。

Volume单元体积，仅适⽤于3D单元，划分⽹格时应避免出现负体积。

Warpage翘曲。

仅适⽤于四边形和六⾯体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。

以上只是针对Gambit帮助⽂件的简单归纳，不同的软件有不同的评价单元质量的指标，使⽤时最好仔细阅读帮助⽂件。

另外，在Fluent中的窗⼝键⼊：grid quality 然后回车，Fluent能检查⽹格的质量，主要有以下三个指标：1.Maxium cell squish: 如果该值等于1，表⽰得到了很坏的单元；2.Maxium cell skewness: 该值在0到1之间，0表⽰最好，1表⽰最坏；3.Maxium 'aspect-ratio': 1表⽰最好。

译文说明●本文依据FLUENT6.0的HELP文件翻译而成。

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如需要相应中文WORD格式文档，请发邮件到west_wing@.11. Modeling Heat Transfer传热模拟∙11.1 Overview of Heat Transfer Models in FLUENT FLUENT中的传热模型概述∙11.2 Convective and Conductive Heat Transfer导热与对流换热o11.2.1 Theory理论o11.2.2 User Inputs for Heat Transfer有关传热的用户输入项o11.2.3 Solution Process for Heat Transfer传热计算的求解过程o11.2.4 Reporting and Displaying Heat Transfer Quantities传热变量的输出与显示o11.2.5 Exporting Heat Flux Data热流数据的输出∙11.3 Radiative Heat Transfer辐射传热o11.3.1 Introduction to Radiative Heat Transfer辐射传热简介o11.3.2 Choosing a Radiation Model选择辐射模型o11.3.3 The Discrete Transfer Radiation Model (DTRM)离散传播辐射模型o11.3.4 The P-1 Radiation Model P-1辐射模型o11.3.5 The Rosseland Radiation Model Rosseland辐射模型o11.3.6 The Discrete Ordinates (DO) Radiation Model离散坐标辐射模型o11.3.7 The Surface-to-Surface (S2S) Radiation Model多表面辐射传热模型o11.3.8 Radiation in Combusting Flows燃烧过程的辐射o11.3.9 Overview of Using the Radiation Models辐射模型使用概览o11.3.10 Selecting the Radiation Model辐射模型的选择o11.3.11 Defining the Ray Tracing for the DTRM离散传播模型的跟踪射线的定义o11.3.12 Computing or Reading the V iew Factors for the S2S Model表面辐射模型中角系数的计算与数据读取o11.3.13 Defining the Angular Discretization for the DO Model DO辐射模型离散角的定义o11.3.14 Defining Non-Gray Radiation for the DO Model离散坐标辐射模型中的非灰体辐射o11.3.15 Defining Material Properties for Radiation有关辐射性能的材料属性定义o11.3.16 Setting Radiation Boundary Conditions辐射边界条件设定o11.3.17 Setting Solution Parameters for Radiation辐射计算参数的设定o11.3.18 Solving the Problem问题求解过程o11.3.19 Reporting and Displaying Radiation Quantities辐射变量的和输出与显示o11.3.20 Displaying Rays and Clusters for the DTRM DTRM表面束和射线显示∙11.4 Periodic Heat Transfer周期性传热问题o11.4.1 Overview and Limitations概述与适用范围o11.4.2 Theory理论o11.4.3 Modeling Periodic Heat Transfer周期性传热问题的模拟o11.4.4 Solution Strategies for Periodic Heat Transfer周期性传热问题求解策略o11.4.5 Monitoring Convergence监视收敛o11.4.6 Postprocessing for Periodic Heat Transfer周期性传热问题的后处理11.5 Buoyancy-Driven Flows浮力驱动流动o11.5.1 Theory理论o11.5.2 Modeling Natural Convection in a Closed Domain封闭区域内自然对流的模拟o11.5.3 The Boussinesq Model Boussinesq模型o11.5.4 User Inputs for Buoyancy-Driven Flows浮力驱动流动的用户输入o11.5.5 Solution Strategies for Buoyancy-Driven Flows浮力驱动流动的求解策略o11.5.6 Postprocessing for Buoyancy-Driven Flows浮力驱动流动的后处理11.1FLUENT中的传热模型概述占据一定体积的物质所据有的热能从一处转移到另一处，这种现象称为传热。

F l u e n t辐射传热模型理论以及相关设置目录概述在传热的仿真中，有时候会不可避免的涉及到辐射传热，而我们对Fluent中辐射模型的了解甚少，很难得到可靠的计算结果。

因此，一直以来，Fluent中的带辐射的传热仿真是我们的一个难点，本专题重点来学习辐射模型的理论，让我们对辐射计算模型有一个深入的了解，以帮助我们攻克这个仿真难点。

基础理论专业术语解释：在Fluent中开启辐射模型时，流体介质以及固体壁面会出现一些专业的参数需要用户来设置。

在Fluenthelp中介绍辐射模型时会经常提到一些专业术语。

对这些专业参数以及术语，我们来一一解释：1、Opticalthickness（光学深度，无量纲量）：介质层不透明性的量度。

即介质吸收辐射的能力的量度，等于入射辐射强度与出射辐射强度之比。

设入射到吸收物质层的入射辐射强度为I，透射的辐射强度为e，则T=I/e，其中T为光学深度。

按照此定义，那介质完全透明，对辐射不吸收、也不散射，透射的辐射强度e=入射辐射强度I，即光学深度为T=1，介质不参与辐射。

—摘自百度百科而FLUENT中T=αL，其中L为介质的特征长度，α为辐射削弱系数（可理解为介质因吸收和散射引起的光强削弱系数）。

如果T=0，说明介质不参与辐射，和百度百科中的定义有出入。

但是所表达的意思是接近的，一个是前后辐射量的比值；一个是变化量和入射辐射量的比值（根据Fluenthelp里的解释，经过介质的辐射损失量=I*T，个人理解，按照此定义，T不可能大于1啊，矛盾。

//TheoryGuide::0///5.3.2）。

该问题的解释为：其实一点也不矛盾，如果Opticalthickness=1，就说明辐射在经过一定特征长度L的介质后被完全吸收。

如果>1，就说明辐射根本穿透不了特征长度L的介质，而被早早吸收完了。

打个比方，Opticalthickness=10，说明辐射在经过L/10距离后已经被吸收（或散射）完。