液滴蒸发模型参考(LMP 至 VOF)

液滴蒸发模型可用于对蒸发成 VOF 气相的拉格朗日多组分液滴建模。

化学加工业和内燃机中的许多应用都涉及液体、气体、蒸汽和液滴的共存。液滴可以蒸发并增加空气中的蒸汽含量。

对于液滴,液滴蒸发模型在组分质量守恒方程中添加了蒸发源。仅当液滴材料是多组分液体时,此模型才可用。此模型与实际气体状态方程模型兼容。请参见什么是实际气体模型?

利用液滴蒸发模型,液滴内的部分或全部组分可通过蒸发失去质量。此外,液滴还可通过冷凝增加质量。蒸发和冷凝的驱动力是与液-汽系统平衡的偏差。此系统包含液滴和指定为交换质量的气体组分。也就是说,气体组分可以指定为表示所选液滴组分的蒸汽。如同等效的单组分液滴蒸发率模型一样,每个组分的平衡状态在理想化的相图上定义。

除了驱动力之外,还有另外两个重要参数确定液滴蒸发率,即,液滴的舍伍德数和气体的分子扩散率。(假设所有组分的分子扩散率相等。)

当此模型处于活动状态时,用于指定汽化潜热的焓差法变为可用。

理论 请参见液滴蒸发。
提供方式 [相间相互作用] > 模型 > 可选模型
节点路径示例多相相互作用 > 相间相互作用 > [相间相互作用] > 模型 > 液滴蒸发
要求

[物理连续体]中的分离多相温度

多组分液体拉格朗日相和多组分 VOF 气相之间的 VOF-拉格朗日相间相互作用

属性关键属性包括:冷凝、Xs 上限、传热限制模式、平衡沸腾模式。请参见液滴蒸发属性。
激活 物理模型 能量
模型控制(子节点) 舍伍德数
材料 汽化潜热、饱和压力、临界温度、临界压力
边界输入 请参见液滴蒸发边界设置。
场函数

液滴蒸发模型属性

冷凝
打开时,指定除蒸发外还允许冷凝。默认值为开。
Xs 上限
限制 Eqn. (3046) 中的表面平衡蒸汽质量分数 X v , s 的值,以防 Spalding 传递数 B 变为奇异数。默认值为 0.99999。
热传递限制模式
打开时,指定允许热传递限制蒸发模式。当颗粒表面上的蒸汽饱和并在临界点之下时,将使用此模式。请参见热传递限制蒸发。设为关时,将应用蒸汽扩散限制模式(液滴表面上的蒸汽摩尔分数固定为 Xs 上限)。默认值为开。
Equilibrium Boiling Mode(平衡沸腾模式)
打开时,指定平衡沸腾模式处于激活状态。该模式用于确保计算的液滴温度不超过液滴表面上的饱和温度。请参见液滴蒸发。仅当热传递限制模式也处于打开状态时,该模式才处于活动状态。默认值为开。

舍伍德数属性

舍伍德数用于设定多组分液滴的准稳态蒸发率方程。

方法 对应方法节点
Ranz-Marshall
Ranz-Marshall
使用 Ranz-Marshall 相关性定义舍伍德数。仅当连续相为粘性时,此相关性才可用。它适用于雷诺数最大可达到约 5000 的球形颗粒。
场函数
场函数
使用场函数来定义舍伍德数。

材料和方法

临界压力
在任何温度下高于该压力,液体和气体将无法共存。每个液体组分都需要此值。
临界温度
无论应用的压力如何,超出此温度材料均无法液化的温度。每个液体组分都需要此值。
汽化潜热
可用于多组分相的组分级别。此属性可以使用常数、场函数、多项式 (T)、表 (T) 或以下项之一指定:
方法 对应方法节点
焓差
焓差
此节点不提供任何属性。
请参见使用焓差法计算汽化潜热。
劳修斯 - 克拉珀龙
劳修斯 - 克拉珀龙
此节点不提供任何属性。
请参见使用劳修斯 - 克拉珀龙法。
对于具有液膜模拟的 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder,还可以使用恒定标量分布、场函数、多项式 (T) 或表 (T) 方法指定此属性。
饱和压力

饱和压力 p s a t 是平衡相应液体组分时每个蒸汽组分的压力。每个液体组分都需要此值,可以将其指定为场函数、多项式 (T)、表 (T) 或以下任一项:

方法 对应方法节点
安托因方程

安托因方程

使用安托因方程定义饱和压力。请参见使用安托因方程。
瓦格纳方程

瓦格纳方程

使用瓦格纳方程定义饱和压力。请参见使用瓦格纳方程。

液滴蒸发边界设置

壁面
活动模式
选择液滴蒸发模型后,边界模式蒸发在拉格朗日多相 > 拉格朗日相 > [自由流相] > 边界条件 > 壁面 > > 物理条件中可用。请参见蒸发边界相互作用节点。