Fluent蒸发模型

### Fluent蒸发模型解析 在流体力学与传热学领域，蒸发模型的建立与优化是研究多相流动、传质及传热现象的关键步骤之一。本文将基于提供的代码片段，详细解析Fluent蒸发模型的核心原理及其应用背景。 #### 一、蒸发模型概述 蒸发是指物质由液态转变为气态的过程，此过程中伴随着能量交换。蒸发模型主要用于模拟包含液相到气相转变的物理过程，在工程领域有着广泛的应用，例如化工设备设计、燃烧系统优化等。Fluent作为一款先进的计算流体动力学（CFD）软件，提供了丰富的模型库支持复杂的多相流动模拟。 #### 二、关键参数定义 在理解上述代码之前，首先需要了解几个关键参数： - **T_SAT**: 定义为饱和温度，单位为K，此处设置为373K（即100°C），表示水的饱和温度。 - **LAT_HT**: 定义为潜热，单位为J/kg，此处设置为2256254J/kg，代表水在标准大气压下的汽化潜热。 #### 三、源项函数详解 代码中定义了三个源项函数：`liq_src`、`vap_src` 和 `enrg_src`，分别用于计算液相质量源项、气相质量源项和能量源项。 ##### 1. 液相质量源项函数 `liq_src` 该函数主要负责计算液相的质量变化率。其中： - `m_dot_l`: 液相质量变化率； - `dS`: 对应的源项导数； - `pri_th` 和 `sec_th` 分别代表主相线程和次相线程。 当混合物的温度高于或等于饱和温度时，液相质量减少；反之，则增加。具体计算公式如下： \[ m_{dot\_l} = \begin{cases} -0.1 \cdot C_{VOF}(pri\_th) \cdot C_R(pri\_th) \cdot \left| C_T(mix\_th) - T_{SAT} \right| / T_{SAT}, & C_T(mix\_th) \geq T_{SAT} \\ 0.1 \cdot C_{VOF}(sec\_th) \cdot C_R(sec\_th) \cdot \left| T_{SAT} - C_T(mix\_th) \right| / T_{SAT}, & C_T(mix\_th) < T_{SAT} \end{cases} \] ##### 2. 气相质量源项函数 `vap_src` 该函数与 `liq_src` 类似，但计算的是气相的质量变化率。其核心逻辑在于：当混合物的温度高于或等于饱和温度时，气相质量增加；反之，则减少。 \[ m_{dot\_v} = \begin{cases} 0.1 \cdot C_{VOF}(pri\_th) \cdot C_R(pri\_th) \cdot \left| C_T(mix\_th) - T_{SAT} \right| / T_{SAT}, & C_T(mix\_th) \geq T_{SAT} \\ -0.1 \cdot C_{VOF}(sec\_th) \cdot C_R(sec\_th) \cdot \left| T_{SAT} - C_T(mix\_th) \right| / T_{SAT}, & C_T(mix\_th) < T_{SAT} \end{cases} \] ##### 3. 能量源项函数 `enrg_src` 此函数用于计算由于相变导致的能量变化。其计算方式与前两个函数相似，但考虑到了潜热的影响。 \[ m_{dot} = \begin{cases} -0.1 \cdot C_{VOF}(pri\_th) \cdot C_R(pri\_th) \cdot \left| C_T(mix\_th) - T_{SAT} \right| / T_{SAT}, & C_T(mix\_th) \geq T_{SAT} \\ 0.1 \cdot C_{VOF}(sec\_th) \cdot C_R(sec\_th) \cdot \left| T_{SAT} - C_T(mix\_th) \right| / T_{SAT}, & C_T(mix\_th) < T_{SAT} \end{cases} \] 最终能量源项为 `m_dot` 乘以 `LAT_HT`。 \[ m_{dot\_energy} = LAT\_HT \cdot m_{dot} \] #### 四、总结 通过上述分析可以看出，Fluent蒸发模型通过精确控制源项函数来模拟蒸发过程中的质量与能量变化。这些源项函数不仅考虑了温度对相变的影响，还考虑了潜热的作用，使得模拟结果更加准确。在实际应用中，通过调整参数如 `T_SAT` 和 `LAT_HT` 可以针对不同工况进行精细化建模。