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目標要模擬一個排放廢氣的管線，廢氣是甲烷乙烷等碳氫化合物的組成，實際分析上使用液態與氣態的甲皖，這裡先以簡單液態與氣態的水做代表，目標確立分析流程。
排放出來時溫度在400度K的氣態水，經過排放時的環境溫度變化，造成流場溫度降低，令變化範圍經過沸點，須要得到的是相態發生變化時的壓力變化。對於管內物質行為的精準度或行為描述並不要求。
分析類型最終要的是暫態分析，目的是得到流場外側壓力歷時，分析總時長最少需要1分鐘，0.1秒一個時間步長，意即600筆資料，這裡先做穩態分析就好，成功後再考慮暫態。
以下是目前的設定方式
管模型建置:
整段管將近800M，流場直徑2m，如圖1，實際分析時須拆成兩半做，於此為確定分析流程，先取最前段100M做分析(圖2)
圖1
圖2
網格:
四面體網格，分為管壁以及流場，但本問題只針對流場部份分析做提問，建立管壁的部份是考慮到完成流場分析後可做流固耦合(流場壓力耦合至管壁)，於此處非本問題的重點。(圖3)
圖3
劃分邊界群組:
Inlet(入口)、Outlet(出口)、f_fsi(流場表面)、s_fsi(管壁內面)以及Wall(管壁)。f_fsi與s_fsi是完全重疊於同一位置的流固交界面。
但接下來的分析中只針對流場部份，先將管壁抑制(Suppress)。邊界群只剩Inlet、Outlet及f_fsi。(圖4)
圖4
主要分析設置
General: 開啟重力，-y向9.81m/s^2。
Models: 開啟(多相流模型)Multiphase，選擇mixture，開啟能量方程(Energy)，開啟紊流模型(Viscous)，選擇standard k-e，其餘設定保持不變
Materials: 選用材料庫中的液態水與氣態水，這裡將來在作分析時會選用液態與氣態的甲皖
Phase: 主相是氣態水，次相是液態水，並在Interaction中的Mass設定轉換機制由蒸發冷凝(evaporation-condensation)控制，觸發溫度是373.15度K。
Cell Zone Condition: 保持默認設定
Boundary Conditions: 此部份的設定應該十分重要，主要的問題點在要讓溫度發生變化且經過沸點，目前設定Inlet為質量流入口(mass flow inlet)，
流量40kg/s，入口溫度400K、出口直接設定出口流(Outflow)，流場邊界(f_fsi)設定溫度為300K。
這裡的設定大概是錯的….
邊界條件設定完成後，其餘設定不變，直接進行穩態分析，計算迭代100步，結果如下面圖示:
壓力
密度
溫度
密度分佈很詭異，重點是溫度幾乎沒有變化...
流程如上所述，遇到的問題可以整理成下面2點:
1.欲得流場內流體流動時的相態變化，這樣的設定方式是否正確合理?
2.溫度變化的設定方式要如何較正確?
在正式分析時，考慮的材料為甲皖，排放出來時-170度C(低溫液態狀)，經過流動過程的環境加溫，溫度高於沸點(約-160度C)後部分汽化。
我們關心的是相態發生變化後對於流場的壓力變化分佈，最終目的是要得到合理的管壁壓力，再導入到下方的管架結構做結構分析。
目前只希望可以看出相態變化有發生，壓力變化合理即可，因為研究的重點還是在下部結構的部份，簡單描述於此，如有還描述不足的部份還請予以指正，立刻補上。
麻煩各位高手了，萬分感謝!!! |
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狗仔卡
发表于 2014-5-25 10:06:52
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楼主
发表于 2014-5-27 13:45:37
