以 VOF 为单位的沸腾建模

沸腾是液体的快速汽化。当液体加热到沸点（液体的饱和温度）时，通常发生沸腾。 $T_{s a t}$ 其饱和蒸气压会变为等于或大于周围液体的压力。

在以下位置液体会形成蒸气：

在远离表面的汽体-液体交界面上
在预先存在蒸气孔或气孔的固体表面上
在因密度波动而产生的大量液体中。

Simcenter STAR-CCM+ 提供以下模型用于流体体积 (VOF) 多相沸腾建模：

施拉格沸腾/冷凝 - 使用特定动能模型，对液-汽交界面处的沸腾或冷凝率建模，特别是在非平衡条件下。仅支持单组分相。
Rohsenow 沸腾 - 一种成核沸腾模型，适用于相对较低固体温度下的沸腾。还包括液膜沸腾模型，方便其与高固体温度下的沸腾结合使用。
过渡沸腾 - 适用于介于成核沸腾和液膜沸腾之间的流态，有效地解释了成核沸腾和过渡沸腾。

VOF 沸腾建模只支持单组分相。如果仅对由于沸腾而改进的热传递建模感兴趣，可以使用单一组分液体模拟沸腾。

设置流体体积 (VOF) 多相沸腾模拟：

创建一个 VOF 多相模拟，然后激活重力（VOF 沸腾所需的）和分离多相温度模型。

请参见设置 VOF 多相模拟。
创建两个 VOF 相：液相和代表液相气态的气相。

每个相必须为单组分（即，纯液体和纯蒸汽）。VOF 中的沸腾模型不支持多组分相。
右键单击多相相互作用 > 相间相互作用 > [相间相互作用] > 模型节点，选取“选择模型”，然后从可选模型组合框中选择以下任一选项：
- 施拉格沸腾/冷凝
  
  施拉格沸腾/凝结模型考虑了分子通量，并包含一个调节系数，用于模拟压力差和分子相互作用对汽化和凝结速率的影响。
  
  请参见施拉格沸腾/冷凝模型参考。
- VOF 沸腾
  
  VOF 沸腾可激活 Rohsenow 沸腾和过渡沸腾模型，模拟与成核沸腾和过渡沸腾相关的传热率。
  
  定义 Rohsenow 沸腾或过渡沸腾模型的相间相互作用时，必须选择液相作为主相，然后选择蒸汽作为次相。
如果使用施拉格沸腾/冷凝模型：
1. 选择[相间相互作用] > 模型 > 施拉格沸腾/冷凝 > 调节系数节点，然后指定调节系数。
  请参见调节系数属性。
2. 设置液相和气相的材料属性。
3. 选择[物理连续体] > 模型 > 液体 > [液体] > 材料属性 > 饱和压力节点，然后选择适合您的模拟的饱和压力方法。
  施拉格模型外推是用于指定液相饱和压力的默认方法。此方法使用 Clausius-Clapeyron 方程根据温度和汽化潜热计算饱和压力。此方法适用于温度和压力明显不同于标准或参考值的模拟。

如果使用 VOF 沸腾：

在沸腾模型组合框中，选择以下某个选项：
- Rohsenow 沸腾
  泡核沸腾模型，该模型适用于在相对较低的固体温度下沸腾。还包括液膜沸腾模型，方便其与高固体温度下的沸腾结合使用。
  泡核沸腾涉及汽泡（源自表面上的离散点）在受热面上的生成和增长。当超过临界热通量且连续蒸汽膜覆盖受热面时，会发生液膜沸腾。
- 过渡沸腾
  此模型适用于泡核沸腾和过渡沸腾。
  在介于泡核沸腾中可达到的最大温度和液膜沸腾中可达到的最小温度之间的表面温度下，会发生过渡沸腾。它是一种包含两种元素的不稳定的中间沸腾形式。
关闭相间相互作用模型选择对话框。
选择 Rohsenow 沸腾或过渡沸腾节点，然后设置相应的属性。
请参见 Rohsenow 沸腾模型属性和过渡沸腾模型属性。
选择 HTCxArea 子节点，然后指定汽泡与周围液体之间的热传递系数。
请参见 HTCxArea 属性。
设置液相和气相的材料属性。
重要属性为：
- 沸腾温度（仅液相）
  
  物质的沸腾或饱和温度 $T_{s a t}$ 是给定压力下可在整个液体体积中从液态变为气态时所处的温度。
- 生成热（液相和气相）
- 标准状态温度（液相和气相）
沸腾模型必须已知液相沸腾温度和汽化潜热。汽化潜热是饱和温度下蒸汽与液体之间的焓差。
请参见材料属性。

对于每个壁面边界，展开[边界] > 相条件 > [相间相互作用] > 物理值节点，然后根据所使用的 VOF 沸腾模型，设置以下属性：


VOF 沸腾
Rohsenow 沸腾	Alpha_filmBoiling 指定液膜沸腾蒸汽体积分数 $α_{f i l m B o i l i n g}$ ，此为蒸汽相的体积分数值，表示完全转换到液膜沸腾。对于小于 $α_{f i l m B o i l i n g}$ 的蒸汽体积分数值，假设为泡核沸腾。对于大于该值的值，假设为液膜沸腾。 $α_{f i l m B o i l i n g}$ 值大于 1 意味着在边界没有液膜沸腾。请参见液膜沸腾模型。
过渡沸腾	沸腾比例因子用于按比例缩放每个边界热通量 $q_{max}$ 的比例因子。请参见过渡沸腾模型。