本案例演示在Fluent中利用Lee模型模拟水沸腾。

注：本算例沿用上一个算例的网格模型，见Fluent案例｜蒸发冷凝UDF。

”

1 问题描述

计算模型如下图所示。

计算区域内介质为液态水，初始温度372 K，两侧面为绝热壁面。容器底部中心区域为高温T=573 K。

2 Fluent设置

• 以2D、Double Precision方式启动Fluent
• 利用菜单File → Read → Mesh… 读取网格文件boil.msh

2.1 General设置

• 选择Transient，指定重力加速度为Y方向-9.81 m/s2

2.2 Models设置

• 激活能量方程
• 采用层流计算
• 采用Mixture多相流模型，激活选项Implicit Body Force

2.3 Materials设置

• 添加水蒸气，按下图所示指定材料参数

汽化潜热1000 J/kg，可得到标准状态焓：

注：这里的1000 J/kg只是为了与上一个案例相对应，并非真实数据。工程计算时应当按实际工况下的汽化潜热值进行计算，如水在标准大气压下的汽化潜热为2257.6 kJ/kg。

”

• 添加液态水，按下图所示指定参数

2.4 设置多相流模型

• 双击模型树节点Models > Multiphase打开多相流模型设置对话框
• 指定主相为water-liquid
• 指定次相为vapor，设置Diameter为0.0002 m
• 相间作用如下图所示
• 进入Heat,Mass,Reactions标签页
• 设置Number of Mass Transfer Mechanisms为1
• 指定From Phase为water
• 指定To Phase为vapor
• 设置Mechanism为evaporation-condensation，打开蒸发冷凝模型设置对话框
• 如下图所示设置模型参数

2.5 设置边界条件设置

• 设置出口边界poutlet的出口静压为0 Pa
• 指定出口回流温度为372 K
• 指定出口气相回流体积分数为0
• 指定边界wall-hot的温度为573 K

2.8 Methods设置

• 计算方法设置

2.9 标记区域

• 右键选择模型树节点Cell Registers，点击弹出菜单项New → Boundary… 打开设置对话框
• 如下图所示标记边界区域wall-hot相邻的第一层网格

2.10 初始化

• 全局初始化
• 将标记的网格区域温度初始化为373.15 K

2.11 开始计算

• 指定时间步长0.005 s，时间步数为1000，进行计算

3 计算结果

如下图所示。