静电雾化模拟算例

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1、静电雾化模拟算例问题描述本文利用FLUENT的DPM模型对带电液体的雾化情况进行研究。计算区域是一个直径 100mm,高70mm的圆柱，简化为二维模型为100mmx70mm的平面。喷头支撑结构分为上 下两段，毛细孔径为0.5mm,带电液体从毛细管喷出。本题涉及到：一、利用GAMBIT建立静电雾化喷雾器计算模型（1）在GAMBIT中画出燃烧器的图形；（2）对各条边定义网格节点的分布；（3）在面内创建网格；（4）定义边界类型；（5）为F LUENT5/6输出网格文件。二、利用F LUENT-2D求解器进行求解（1）读入网格文件；（2）确定长度单位：MM；（3）确定流体材料及其物理属性；（4）确定边

2、界类型；（5）计算初始化并设置监视器；（6）启用DPM模型，先计算连续相，在利用UDF计算离散相；（7）利用图形显示方法观察流场、压力场与温度场。一 利用Gambit建立雾化模型第一步：启动gambit并选定求解器(FLUENT/UNS)第二步：创建雾化模型为0.5mm,长10mm。按照点、线、面的顺序逐步生成，如图2所示。i-第三A J3y格格ntervai第四3 inietl5 outletin et2操作:ONES打开边界类型设置对话框如图4所示.操作：FileExportMesh边界名称边界类型液体进口 inlet2VELOCITY-INLET支撑结构及喷头WallWall接收板Wal

3、lWall空气入口 inletlVELOCITY-INLET空气出口 outletPRESSURE-OUT图5边界条件设置输出3D网格，完成Gambit前处理.二利用FLUENT-2D求解器进行模拟计算第一步：与网格相关的操作1 读入网格文件操作：FileReadCase.在读网格文件后，将在FLUENT的console窗口中，报告网格和其他一些相关文件信息.2. 检查网格操作：GridCheck网格检查列出网格的最小和最大的x与y值，并报告其他许多关于被检查网格的特征或 错误，比如，网格体积必须不为负。3. 网格比例设置FLUENT的缺省单位是m.若网格是以cm单位建立的，在Scale Gr

4、id面板中应选用相 应的比例关系。操作：GridScale.(1)在Units Conversion中的下拉列表中选cm表示网格以厘米生成。(2)点击 Scale.4. 显示网格操作：DisplayGrid.El FLUENT 0 Fluent IncFeb 16,3119 FLUENTS图6 雾化模型的网格显示图第二步：设置求解模型1 定义计算域为2D,且保持缺省的求解器操作：DefineModelsSolver.打开“Solver对话框如图 7 所示.InviscidLaminarSpalart-Allmaras (1 eqn k-epsilon (2 eqn 厂 k-omega (2 e

5、qnReynolds Stress (5 eqn图8计算模型对话框第三步：流体材料设置K | m蓟| 阳卩|操作：DefineMaterials.选择理想气体参数，点击Close关闭此面板。图9材料对话框第四步：边界条件设置1.打开边界条件面板操作：DefineBoundary Conditions.打开“Boundary Conditions”对话框如图10所示.1.设定空气进口 in如图11所示，赋elocity InletZone Name|inlet1Momentum Thermal Radiation Species DPM Multiphase UDSVelocity Specif

6、ication MethodMagnitude, Normal to BoundaryJReference FrameAbsoluteJVelocity Magnitude (m/s)0.05| constant图11空气速度进口边界条件|4.设定空气出口 pressureoutlet边界条件，见图12所示.5.设定支撑结构和喷嘴外壁的边界条件。接收板Wall2的设定同上。第五步：初始化并求解1.设定初场2.(操作：SovleInitializeInitialize. 见图 14 所示.操作：SolveControlsSolution.保持默认值。企 Residual MonitorsOoti

7、onsP PlotP PrintResidualcontinuityx-uelocityStorageIterations 1 gggNormalizationNormalize 两 ScaleConvergence Criterion absoluteCheckAbsoluteMonitor Convergence Criteria7PlottingWindow 0Iterations 1 gggCurves.图J6残差监y-uelocity保存case文件操作：FileWriteCase.(1)保持Write Binary Files键打开，以生成一个较小的未格 在Case File文本框

8、中，键入文件名字;点击OKk5 进行迭代计算Plot |Renorm式化匕的二进制文件;Cancel 操作：SolveIterate.见图 17 所示.6.保存case和date文件操作：FileWriteCase&Date.此时，连续相的计算以完成，接下来进行离散相，即带电液体的计算。第六步利用UDF加入源项1.编译程序操作：DefineUser definedFunctionsInterpreted点击Browse选择程序所在的文件，其他保持默认值，点击Interpret。程序如下：#include udf.h#include dpm.h#include ql.5e-15DEFINE_DP

9、M_SOURCE(ele_dpm,c,t,source,strength,tp)real E;real source;real q;source=-q*E;2.自定义标量操作：DefineUser definedscalars在 Number of User-Defined Scalars 中选择 2,如图 19 所示。匚工 User-Defined Scalars11两 Inlet DiffusionNumber of User-Defined Scalars 2User-Defined Scalars OptionsSolution ZonesFlux FunctionEdit. |UDS

10、 Index gUnsteady Function defaultTI图19自定义标量窗口二七.启用DPM模型计算离散相1.启用DPM模型操作：DefinemodelsDiscrete Phase Model. 设置如图 20 所示。点击 Injections,在弹出的 Injections 窗口中，选中 Injection-O,点击 Set，如图 21。Injection PropertiesInjection Type | surfacedRelease From Surfacesdefault-interior inletlinlet?JoutletParticle Type宦 Iner

11、t广 Droplet广 CombustingcInjection NameLawsCustomMaterialDiameter DistributionOxidizing Specieswater-liquid二| uniformJIEvaporating SpeciesDevolatilizing SpeciesProduct SpeciesMulticomponentPoint Properties Turbulent Dispersion Wet Combustion Components UDF Multiple ReactionsScale Flow Rate by Face Are

12、al Inject Using Face Normal Direction图 21 Injections 窗口OK I File. I Cancel Help图22设置窗口在弹出的 Set Injection Properties 窗口中，在 Release From Surfaces 下拉菜单中选择 inlet2,设置如图23。2.材料设置操作：DefineMaterials.在材料对话框中选择water-liquid，其参数值保持默认值。3边界条件设置操作： DefineBoundary Conditions.(1)设置喷口 inlet2的边界条件在打开的“Boundary Conditi

13、ons，对话框中选择inlet2，点击“set,在弹出的Velecity Inlet窗口中，点击UDS，设置如图24,点击DPM，设置如图25。图25 DPM设置图24自定义标量设置(2)出口条件设置在打开的“Boundary Conditions对话框中选择outlet,点击“set,在弹出的Pressure Outlet窗口中，点击UDS，设置如图26,点击DPM，设置如图27.S PresZone Name outletDiscrete Phase BC Type escapesureOutletMomentum | Thermal Radiation | Species DPM Mul

14、tiphase | UDS |图26 UDS设置图27 DPM设置(3)支撑结构及接收板的边界条件设置在打开的“Boundary Conditions，对话框中选择Walll,点击“set,在弹出的Wall窗口中,点击DPM，设置如图28.Wall2的设置同上，只是在Boundary Cond Type下拉菜单中选择trap。4设置松弛因子操作：SolveControlsSolution.保持默认值。7.进行迭代计算操作：SolveIterate.8 .保存case和date文件操作：FileWriteCase&Date.计算结果收敛后，查看速度的等高线来检查当前解的情况。操作：DisplayContours.见图31所示。1JIE+U1Wk+BI6Uli?4-0Dsafe顷2J0S?+B1DIP+OJDnt-s-oinCtilDiri： looiy Md9 4闰wai，旺bFLUENTgJOcLlUK.ian)图32速度等高线17