利用Fluent中的欧拉壁膜模型（EWF）计算机翼的液膜形成过程。

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了使用Fluent中的欧拉壁膜模型(EWF)计算机翼的液膜形成过程。EWF模型可用于预测液滴收集效率，并与离散相模型和欧拉多相流模型耦合使用。本案例中，计算模型为NACA-0012机翼，翼型攻角5度，马赫0.4，自由流中液体水含量(LWC)为1g/m3。通过Fluent设置，包括3D、Double Precision模式启动、读取计算网格NACA_0012.msh、General设置、Models设置、Materials设置、边界条件设置、Methods设置、初始化计算和迭代计算等步骤，最终得到机翼附近的速度分布、机翼上液相体积分数分布、液膜厚度、液膜速度、次相收集系数分布曲线等结果。

本案例利用Fluent中的欧拉壁膜模型（EWF）计算机翼的液膜形成过程。

注：本案例来自Fluent案例集

飞机覆冰分析的第一步是计算给定飞行条件下飞机机身的液滴收集/碰撞特性。这一过程中比较感兴趣的参数是液滴的收集或捕获效率。

当防冰系统开启后，过冷液滴撞击机身，在机身表面形成水膜。该膜在高剪切作用下，在表面上流动，在边缘和条带处分离，再以液滴颗粒的形式释放。这称为湿跑和回跑场景。

Fluent中的EWF模型可以用来预测液滴收集效率。EWF模型可以与以下模型耦合使用：

• 离散相模型。颗粒在壁面上被收集形成液膜。

• 欧拉多相流模型。次相质量被收集在壁面上形成液膜。

EWF模型只能用于三维求解，其假设薄膜总是平行于表面流动，故薄膜速度的法向分量为零。

本案例包含内容：

• EWF模型与欧拉模型耦合形成液膜

• 使用EWF模型计算收集效率

1 问题描述

本教程的目标是模拟NACA-0012机翼上运行的薄膜并确定收集效率。翼型攻角5度，马赫0.4，自由流中液体水含量(LWC)为1g/m3。

计算模型如图所示。

2 Fluent设置

• 以3D、Double Precision模式启动Fluent

• 读取计算网格NACA_0012.msh

2.1 General设置

• 采用默认设置

2.2 Models设置

• 激活Eulerian多相流模型

• 激活Energy Equation考虑温度变化

• 激活采用SST k-omega湍流模型

2.3 Materials设置

• 修改air密度为ideal-gas

• 添加材料water-liquid

2.4 设置相

• 设置空气为主相

• 设置水为第二相

• 相间作用中湍流分散力模型选择diffusion-in-vof，弹出的对话框采用默认设置

• 设置相间换热为ranz-marshall模型

2.5 边界条件设置

1、far-field_1设置

• 设置入口混合相总压为11809.64 Pa，如下图所示

• 设置入口气相速度分量，如下图所示

注：攻角5°

• 设置入口气相温度为309.6 k

• 设置入口液相速度分量，如下图所示

• 设置入口液相温度309.6 k

• 设置液相体积分数为1e-6，如下图所示

2、far-field_2设置

• 如下图所示设置出口

• 其他参数保持默认设置

2.6 Methods设置

• 如下图所示选择求解方法

2.7 初始化计算

• 采用混合初始化

2.8 迭代计算

• 迭代计算400次

注：建议将收敛残差修改到1e-5以下，或者干脆不用残差控制收敛。

2.9 计算结果

• 机翼附近的速度分布如下图所示

• 机翼上液相体积分数分布

3 液膜计算

3.1 液膜模型设置

• 激活Eulerian Wall Film模型，如下图所示设置模型参数

• 设置求解EWF模型的求解控制参数，如下图所示

3.2 边界条件设置

• 打开边界wing_lower，如下图所示激活选项Eulerian Film Wall，并选择选项Initial Condition，其他参数保持默认设置

• 边界wing_upper采用默认设置

3.3 液膜初始化

• 进入EWF模型设置面板，点击按钮Initialize初始化液膜分布

3.4 求解计算

• 迭代计算200步

3.5 计算结果

• 液膜厚度

• 液膜速度

4 收集效率

• 进入EWF模型设置面板，如下图所示设置Phase Velocity为138.8 m/s

• 继续迭代计算

• 机翼上次相收集系数如下图所示

• 定义等值面，如下图所示

• 绘制收集效率沿曲线分布

• 次相收集系数分布曲线如下图所示