STAR-CCM+入门：融化凝固现象的模拟分析

1、问题描述  

本案例演示本教程演示如何在STAR-CCM+ 中设置融化和凝固分析，其中模拟了水在管道中的冻结情形。

2、软件设置    

1）选择物理模型；使用 K-Epsilon 湍流模型和分离流求解器来求解瞬态雷诺平均纳维－斯托克斯方程。在激活流体域体积(VOF) 模型后，才可将融化和凝固选项用于欧拉相。物理模型的选择如下：

2）定义用于融化-凝固模型的液相；在连续体continuum中，右键单击Models > EulerianMultiphase > Eulerian Phases 节点，创建新相，把新相命名为H2O，在H2O节点选择流体和恒密度，融化-凝固模型。

将固相体积分数阈值设置为高于液相中使流体停止的值。在Eulerian Phases > H2O >Models节点，流体停止相对固体分数设置为0.999，亚松弛因子设置为0.1。

3）设置初始条件；场函数将初始压力场设置为线性分布：此分布接近期望的求解。用这种方式设置初始压力可减少获得求解所需的时间。指定入口和出口处的压力分布以正确定义线性压力场。创建进口压力，出口压力场函数。

4）设置边界条件；流体域的边界条件设置类型如下：

先设置入口边界条件。入口温度是273.1 K，体积分数是 1.0。在反向流的情况下，则从压力出口的指定压力中扣除动态压力以及因湍流造成的应力。因此，将入口压力分布指定为：1+动压；如入口压力场函数中所指定。此设置的目的是，确保在水流入管道时静态入口压力实际始终为1.0 Pa。

 出口压力设置为环境压力，即0 Pa 表压。不过，上一节已为出口压力定义了一个场函数，在此处再次使用。这种方法的优点是：如果必须更改整个域的压力分布，仅在一个位置更改出口压力即可，而不是两个位置。

5）由于本模拟是瞬态模拟，因此需要设置时间步、各时间步内允许的最大内部迭代次数以及获得求解所用的总体物理时间。选择Solvers > ImplicitUnsteady节点，然后将时间步设为 0.2 s。将Maximum Physical Time设置为20s；分离流速度的亚松弛因子设置为0.5；

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