Fluent模型使用技巧(5)

射角度。液膜离开喷口之后，它的初始轨道沿着设定的喷射角。如果初始液膜的轨道指向中心线，那么，喷射角度为负值。用户还需要设定喷口处液膜的内外半径。

空气辅助雾化模型不包含内部气体的流动。在 FLUENT 中，用户必须把喷嘴内的空气流动设定为边界条件。空气流动可看作一般的连续相的流动，不需要做特别的处理。

4. 转杯雾化模型（The Flat-Fan Atomizer Model）

转杯雾化喷嘴与压力－旋流雾化喷嘴很类似，只是它形成了液膜层，而不是旋流。液体从宽而薄的喷口出来后形成平面液膜，继而破碎成液滴。一般认为，它的雾化机理与压力－旋流雾化喷嘴类似。一些学者认为转杯雾化喷嘴（由冲击射流雾化而来）的雾化机理与平面液膜的雾化类似。在这种情况下，转杯雾化模型可以应用。

只有在三维的情况下才可以使用这个模型。 5. 气泡雾化模型

气泡雾化喷嘴中，液体中混合了过热液体（相对下游工况）或者类似的介质。当挥发性液体从喷口喷出时，迅速发生相变。相变使流体迅速以很大的分散角破碎成小液滴。此模型也适用于热流体射流。

计算中还必须设定蒸发的气体，此蒸汽是连续相的一部分而不是分散相模型所要处理的。在设定连续相的边界条件时，用户必须在喷口处设定一个连续相的入口边界条件。

若选择气泡雾化模型，还需要设定喷口直径、质量流率、混合量、挥发分物质的饱和温度、

温度分数、射流半角以及分散常数。

离散相的初始条件设定

在 FLUENT 中的离散相计算中，用户的主要输入项是初始条件项。初始条件定义了离散相每组颗粒流的起始位置、速度、及其他各种参数。这些初始条件构成了决定每个颗粒的瞬时状态值的颗粒因变量的初值。 ?

颗粒位置（x, y, z坐标）

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?颗粒速度（u,v,w）。在三维情况下，可以用速度模和喷射锥角来定义初始

速度。对运动坐标系，应该设定相对速度 ???颗粒直径 颗粒温度 沿着每个颗粒。／液滴轨道的颗粒流的质量流率 ?（只有考虑相间耦合时才是必须要设定的） ?其他的用于射流源处的各种参数

！！当选择了某种雾化模型之后，由于液膜及线状液膜破碎的复杂性，用户不必设定液滴的初始直径、速度以及位置。此时，用户设定不是初始条件，而是雾化模型中全局参数。

当颗粒沿着其轨道运动时，这些变量通过运动方程、传热／传质方程而得到更新。只要计算机有足够的内存，用户可以对离散相的颗粒／液滴设定任意多的不同初始条件。（即颗粒数目设定没有程序上的限制） 1. 射流源类型

只要创建一个射流源（injection），并且对其设定了各种属性，用户就可以对颗粒／液滴定义初始条件。FLUENT 提供了10 种类型的射流源： (1)单点射流源 single (2)组射流源 group

(3)锥形射流源（仅适用于三维情况）cone (only in 3D) ?(4)面射流源 surface

?(5)平口雾化喷嘴 plain-orifice atomizer ?(6)压力－旋流雾化喷嘴 pressure-swirl atomizer ?(7)平板扇叶 flat-fan atomizer ?(8)空气辅助雾化 air-blast atomizer ?(9)气泡雾化喷嘴 effervescent atomizer ?(10)从文件中读取射流源数据 read from a file

对每种非雾化喷嘴类型的射流源，用户必须设定前面所介绍的每种初始条件、具有这些初始条件的颗粒类型以及任何与所选颗粒类型相关的参数。

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若仅希望对每种初始条件设定单值，用户应该创建单点射流源；若希望对初始条件设定为一个范围（即一个尺寸范围或初始位置范围），应该创建一个组射流源；若定义一个三维情况下的中空锥形射流源，应创建一个锥形射流源；若想在一个面（既可以是区域面（zone surface）也可以是在Surface 菜单中定义的表面）上抛撒颗粒，应该创建一个面射流源（若用户创建了面射流源，颗粒流将在所设定面上的每个子面被抛撒出去）。在三维情况下，用户可以使Plane Surface 面板中的Bounded 和Sample Points 选项来创建一个关于颗粒的矩形网格射流源。

若上述的射流源类型不能表示出用户所需要设定的射流源，那么，也可以从外部文件中读取数据获得颗粒的初始条件（颗粒位置、速度、直径以及质量流率）。这个文件应具有下列形式：（（x y z u v w 直径温度 质量流率）名称）。

**2.颗粒类型

当设定一系列初始条件时，用户还应该定义颗粒类型。可以使用的颗粒类型依赖于用户在Models 之类面板中已经设定好的物理模型类型。 ?惯性颗粒（``inert''）是服从力平衡以及受到加热／冷却影响的一种离散

相类型（颗粒、液滴或气泡）。在FLUENT 任何模型中，惯性颗粒总是可选的。 ?液滴（``droplet''）是一种存在于连续相气流中的液体颗粒。它服从力的

平衡并受到加热／冷却的影响。只有传热选项被激活并且至少两种化学组份在计算中是被激活的，或者已经选择了非预混燃烧或部分预混燃烧模型，液滴类型才是可选的。当选择了液滴类型之后，用户应该使用理想气体定律来定义气相密度（在Materials panel,面板里）。 ?燃烧（``combusting''）颗粒是一种固体颗粒，在Set Injection Properties

panel 面板中选定Wet Combustion 选项，用户可以在燃烧颗粒中包含有可蒸发物质。只有在模型中包含有热量的转移过程并且至少声明三种以上的化学组分或者使用了非预混燃烧模型，燃烧类型颗粒才是可选的。选定燃烧类型颗粒之后，用户不需使用理想气体定律来定义气相密度（在Materials panel 面板里）

3. 创建、复制、删除、列出射流源（Creating, Copying, Deleting, and Listing

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Injections）用户可以使用 Injections panel 面板来建、复制、删除、列出射流源。

Define Injections...

4. 定义射流源属性

在创建射流源之后，用户可以使用Set Injection Properties panel面板来设定射流源的属性。（当用户创建新的射流源、或者是在选定某个射流源之后点击Set...按钮，这个面板就会自动弹出）

（1）在下拉列表框中选定射流源类型。前面介绍了这十种射流源选项（( single, group,cone, surface , plain-orifice -atomizer, pressure -swirl-atomizer, air-blast-atomizer,flat-fan-atomizer, effervescent-atomizer, and file ）。

需要注意的是，当用户选定了某种射流雾化模型之后，必须在Materials 面板中设定粘度和液滴表面张力。

！！当用户使用滑移或变形网格时，由于表面射流源与之不兼容，所以不能使用（surface injections）。

（2）若定义single 射流源，请跳过此步。对于group, cone 或任一种喷嘴类型（atomizer）射流源，请在相应的类型内设定颗粒流数目（Number of Particle Streams）。若定义表面射流源，请在Release From Surfaces 列表框中选择释放颗粒的表面。若从文件中读取射流源的信息，请在Set Injection Properties panel 面板底部点击File...按钮，然后在弹出的文件选择对话框中选定文件。 （3）在 Particle Type 颗粒类型选项中选定Inert, Droplet, or Combusting （4）在 Material 下拉列表中选定颗粒的介质。若用户是第一次创建此种类型颗粒，那么，颗粒介质可在数据库中预设的各种介质中任意设定；若已经创建有颗粒，那么，只有创建好的颗粒的介质是可选的。用户可以通过从数据库中直接复制或自己创建其他类型的颗粒介质

(5) 若颗粒类型为 Inert，请跳过此步。若定义Droplet 颗粒，请在Evaporating Species（蒸发组分）下拉列表框下选定气相组分。若定义的是 Combusting 燃烧类型颗粒，可在Devolatilizing Species 下拉列表框下选定气相组分，参与

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焦炭表面燃烧反应（定律5）的气相组分列于Oxidizing Species（氧化剂组分）列表中，有表面反应生成的气相组分则列于ProductSpecies（生成物组分）列表中。需要注意的是，对于选定的燃烧颗粒介质，如果燃烧模型为multiple-surface -reaction 多表面异相反应模型，那么，由于化学反应计量比在混合介质中已经被确定，所以Oxidizing Species 与Product Species 列表将变灰（不可选）。 (6) 点击 Point Properties 菜单条（缺省选项），然后设定射流源属性（位置、速度、颗粒直径、温度、若需要的话，还可设定颗粒质量流量以及其它的与喷嘴相关的参数），关于如何设置,下面将要讲解。

（7）若流动为湍流并且希望考虑湍流对颗粒的影响，可点击 Turbulent Dispersion 菜单项，激活Stochastic Model 或Cloud Model 选项，并设定相应的参数。

（8）若燃烧颗粒包含有可蒸发成分，点击 Wet Combustion 菜单项，选定Wet Combustion 选项，然后在Liquid Material 下拉列表框中选定颗粒挥发分析出之前从颗粒蒸发（沸腾）出来的介质组分。也可以通过在Liquid Fraction 下输入数值来设定液体组分的体积分数。最后，在面板顶部的Evaporating Species 下拉列表中选定由蒸发、沸腾定律确定的气相组分。

5. 平口雾化喷嘴的点属性设定（plain-orifice atomizer）

对于平口雾化喷嘴，用户需要在Point Properties 下设定如下的初始条件： ?位置：在 X-, Y-, and Z-Position 文本框区可以设定射流的沿直角坐标的

三向位置（在三维情况下才会有Z-Position 出现） ?速度：在 X-, Y-, and Z- Velocity 文本框区可以设定射流初始速度沿直

角坐标的三向分量（在三维情况下才会有Z- Velocity 出现） ?轴的方向（仅适用于三维）：设定确定喷嘴轴线方向的三个分量，在X-Axis,

Y-Axis, and Z-Axis 区设定。 ???温度：在 Temperature 区可设定喷射颗粒流的初始颗粒（绝对）温度。 质量流率：可在 Flow Rate 区设定喷嘴的颗粒质量流量。

射流持续时间：对于非稳态颗粒跟踪计算，在Start Time 和Stop Time 区

设定喷射的开始与结束时间。

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