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STAR-CCM+:沸腾过程仿真

时间:2024-10-12 06:30:11

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Parallel on Local Host,Compute Processes根据自己电脑配置选择,点击OK。

2、点击File>Import>Import Volume Mesh,导入multiphaseFlow > gridfs.ccm文件,保存为vofBoiling.sim。

3、点击Mesh >挢旗扦渌; Convert to 2D,勾选Delete 3D Regions After Conversi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。

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4、删除Continua > Physics 1。显示网格。

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5、点击菜单栏Mesh > Scale Mesh,Scale Factor设为0.1,点击Apply进行缩放。点击Reset View或快捷键R自适应显示缩放后的模型。

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物理模型

1、重命名Physics 1 2D为Boiler。设置欧拉多相流模型。

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2、右键Models > Eulerian Multiphase > Eulerian Phases,新建Phase 1,重命名为H2O。同理,新建Phase 2,命名为H2O(G)。分别选择Liquid/Gas属性。

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3、点击H2O(G) > Models > Gas > Air,右键Replace with,选择H2O (Water)。

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4、定义Phase Interactions。展开Boiler > Models > Multiph锾攒揉敫ase Interaction > Phase Interactions,右键新建Phase Interaction,模型选择VOF-VOF Phase Interaction,VOF Boiling,Rohsenow Boiling和Multiphase Material。

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5、点击VOF-VOF Phase Interaction,Primary Phase选择H2O,Secondary Phase设为H2O(G)。

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初始条件

1、展开Boiler >Initial Conditions,Volume Fraction设为[1.0, 0.0]。Static Temperature设为350 K。

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边界条件

1、将默认的Default_Fluid 2D重命名为Fluid。分别设置Boundary的Type,Left设为Velocity Inlet,Right设为Pressure Outlet,其他为Wall。

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2、展开Bottom> Physics Conditions>Thermal Specification,Conditi泠贾高框on设为Temperature。展开Physics Values>Static Temperature,设为540 K。

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3、展开Left>Physics Values,Static Temperature设为350 K,Velocity Magnitude设为1 m/s,Volume Fraction设为[1.0, 0.0]。

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4、展开Right>Physics Values,Static Temperature设为370 K,Volume Fraction设为[1.0, 0.0]。

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求解条件

1、展开Solvers,Implicit Unsteady时间步长设为0.01 s。

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2、展开Segregated Flow>Velocity,Under-Relaxation Factor设为0.8,展开Segregated VOF>Single Step,Under-Relaxation Factor设为0.1。

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3、展开Stopping Criteria,Maximum Physical Time设为3 s,Maximum Inner Iterations默认5步,不勾选Maximum Steps。

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后处理显示

1、右键New Report>Heat Transfer,命名为Heat Flux (Bottom Wall)。Parts选择Botto罪焐芡拂m,右键Create Monitor and Plot from Report。

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2、展开Plots>Heat Flux (Bottom Wall) Monitor Plot,将x-Axis Monitor设为Iteration。

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3、新建Scalar Scene 1,禅旄褡瘦命名为Vapor Volume Fraction。Function选择Volume Fraction of H2O (G),监控沸腾蒸汽的体积分数。Contour Style选择Smooth Filled。点击Color Bar,将Title Height设为0.04,Label Height设为0.035。

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4、展开Attributes > Update,Trigger选择Time Step,勾选Save To File,选择导出路径,Trigger选择Time Step。Time-Step Frequency设为6。

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5、展开Tools > Annotations > Solution Time,拖拽至Scalar Scene,将Solution Time的Height设为0.04。

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6、复制Scalar Scene 1,命名为Fluid Temperature。Function选择Temperature。修改图片导出路径。

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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。

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2、温度变化。

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3、Bottom面的换热量曲线。

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