Fluent UDF专家指南：液体的蒸发相变模拟实战

案例简介

本案例对二维容器内水的蒸发相变过程进行模拟分析，容器底部被持续加热，容器内装满水，液面为自由液面，与底部接触的水蒸发形成水蒸汽气泡，并逐渐上窜至液面逸出，属于动态变化过程。

本案例通过udf来定义了水与水蒸汽之间的转换。

水蒸汽质量分数动画

水和水蒸汽速度分布云图

udf-vapor水和水蒸汽

#include "udf.h"

#include "sg_mphase.h"

#define T_SAT 373

#define LAT_HT 3.e3

real a;

DEFINE_SOURCE(liq_src, cell, pri_th, dS, eqn)

{

 Thread *mix_th, *sec_th;

 real m_dot_l;

 mix_th = THREAD_SUPER_THREAD(pri_th);

 sec_th = THREAD_SUB_THREAD(mix_th, 1);

   a=C_T(cell, mix_th);

 if(C_T(cell, mix_th)>=T_SAT){

   m_dot_l = -0.1*C_VOF(cell, pri_th)*C_R(cell, pri_th)*

               fabs(C_T(cell, pri_th) - T_SAT)/T_SAT;

   dS[eqn] = -0.1*C_R(cell, pri_th)*

     fabs(C_T(cell, pri_th) - T_SAT)/T_SAT;

                              }

 else {

   m_dot_l = 0.1*C_VOF(cell, sec_th)*C_R(cell, sec_th)*

               fabs(T_SAT-C_T(cell,mix_th))/T_SAT;

   dS[eqn] = 0.;

      }

 return m_dot_l;

}

DEFINE_SOURCE(vap_src, cell, sec_th, dS, eqn)

{

 Thread * mix_th, *pri_th;

 real m_dot_v;

 mix_th = THREAD_SUPER_THREAD(sec_th);

 pri_th = THREAD_SUB_THREAD(mix_th, 0);

 if(C_T(cell, mix_th)>=T_SAT){

   m_dot_v = 0.1*C_VOF(cell, pri_th)*C_R(cell, pri_th)*

               fabs(C_T(cell, mix_th) - T_SAT)/T_SAT;

   dS[eqn] = 0.;

                              }

 else {

   m_dot_v = -0.1*C_VOF(cell, sec_th)*C_R(cell, sec_th)*

               fabs(T_SAT-C_T(cell,mix_th))/T_SAT;

   dS[eqn] = -0.1*C_R(cell, sec_th)*

     fabs(C_T(cell, sec_th) - T_SAT)/T_SAT;

      }

 return m_dot_v;

}

DEFINE_SOURCE(enrg_src, cell, mix_th, dS, eqn)

{

 Thread *pri_th, *sec_th;

 real m_dot;

 pri_th = THREAD_SUB_THREAD(mix_th, 0);

 sec_th = THREAD_SUB_THREAD(mix_th, 1);

 if(C_T(cell, mix_th)>=T_SAT){

   m_dot = -0.1*C_VOF(cell, pri_th)*C_R(cell, pri_th)*

               fabs(C_T(cell, pri_th) - T_SAT)/T_SAT;

   dS[eqn] =  -0.1*C_VOF(cell, pri_th)*C_R(cell, pri_th)/T_SAT;

                              }

 else {

   m_dot = 0.1*C_VOF(cell, sec_th)*C_R(cell, sec_th)*

               fabs(T_SAT-C_T(cell,mix_th))/T_SAT;

   dS[eqn] = -0.1*C_VOF(cell, sec_th)*C_R(cell, sec_th)/T_SAT;}

 return LAT_HT*m_dot;

}

udf-进口速度

#include "udf.h"

DEFINE_PROFILE(inlet_x_velocity, thread, index)

{

 real x[ND_ND];

 real y, h;

 face_t f;

 h=1; /*inlet height in m*/

 begin_f_loop(f, thread)

 {

  F_CENTROID(x, f, thread);

  y=1.-x[1]/h;

  F_PROFILE(f, thread, index)=2*(1.0-y*y);

  }

  end_f_loop(f, thread)

}

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