Fluent实战案例：闪蒸过程模拟

本案例利用Fluent中的Evaporation-Condensation模拟模拟闪蒸过程。

1 问题描述

计算模型如下图所示。高温高压的液态水从入口流入计算区域，入口温度400 K，压力0.3 MPa。容器内初始压力1 atm，初始温度293 K，液相进入容器后由于其温度高于饱和温度而发生闪蒸。

2 Fluent数值

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

2.1 General设置

进入General 面板，选择选项Transient及Axisymmetric，并指定重力加速度为X轴-9.81 m/s

点击Scale… 按钮打开网格缩放对话框，如下图所示，将计算域尺寸缩放到0.642*0.075 m

2.2 Models设置

打开多相流设置对话框
选择Mixture模型
激活选项Implicit Body Force
其他参数保持默认设置

激活能量方程

选择采用Realizable k-epsilon湍流模型

2.3 Materials设置

从材料数据库中添加液态水与水蒸气

修改液态水物性参数，如下图所示

修改水蒸气物性参数，如下图所示

注：利用REFPROP计算得到1 atm条件下的水的汽化热为2256.5 kJ/kg，将该值与分子量相乘换算为标准状态焓。

2.4 设置相

设置液态水为主相

设置水蒸气为次相

选择相间传质模型为evaporation-condensation

设置Lee模型参数，如下图所示

注：From Phase Frequency与To Phase Frequency分别为蒸发频率因子与冷凝频率因子，这两个参数通常用于调整蒸发量与冷凝量与试验值进行对标用的。若没有试验值，对于同时存在蒸发与冷凝的问题（如热管等），通常将冷凝因子调大，冷凝因子与蒸发因子的比率大约为液相与气相密度的比率。本案例主要为蒸发，为了更容易观察到蒸发现象，可以将蒸发频率设置一个较大的值。千万注意，没有经过试验数据校准的Lee模型，是不可用用于定量研究的。