1、摘要

Ansys Fluent 空气雾化器教程 — 甲醇蒸发喷雾模拟简要流程：

连续相（气相）先算

— 在不喷液滴的条件下，先求解气流场

开启离散相模型（DPM）

— 用于追踪液滴轨迹

启用二次破碎模型

— 模拟液滴在气流中的进一步破碎

定义空气雾化喷嘴注入

— 设置喷雾的初始条件（液滴尺寸、速度、喷雾角等，由气液两相速度差驱动雾化）

耦合求解

— 在已收敛的气流场上注入离散相，考虑液滴蒸发、破碎及气液两相间的动量/质量/能量交换

一句话：先气流后喷雾，DPM追踪液滴，破碎+蒸发全考虑。

2、几何及工况描述

甲醇在进入空气雾化器之前被冷却至-10°C。该雾化器包含一个内部气流，其周围环绕着旋转的环形气流。为利用问题的周期性，仅对雾化器的 30°扇形区域进行建模。

3、求解设置

边界条件把periodic-a和b需改成旋转周期，

湍流模型默认，打开能量方程

组分输运方程设置

混合物材料设置甲醇空气，并在材料属性将二氧化碳和水移除

边界条件设置，按图中参数输入，位置为图中绿色区域

测量直径为0.001875*2=0.00375.

点击“热”选项卡，并在总温处输入 293 K。（不理解为什么fluent不能设置显示界面直接下拉非要一个一个窗口设置，截图很麻烦，设置也很费劲）

绿色区域设置

出口设置

环形的当量直径为环缝宽度的二倍

绿色区域壁面设置从无滑移改为表面剪切应力为0。无滑移代表流体流过壁面流体速度为0。无滑移壁面和指定表面剪切应力为0的区别如下：

对于复杂拓扑中的流动，混合初始化将提供比标准初始化更好的初始速度和压力场。这将有助于改进求解器的收敛行为。

其他保持默认，混合初始化，保存case求解150步

isosurface创建中面

显示速度云图

流线设置显示

覆盖原来的case和date。加入颗粒模拟

启用线性化源项后，你可以对离散相源项采用更激进的亚松弛因子设置来运行仿真，从而加快解的收敛速度。

air-blast-atomizer

空气雾化器模型假设一个圆柱形液体薄片从雾化器中喷出，随后碎裂成液丝和液滴。该模型据此确定液滴应以环形方式进入计算域。该环的半径由喷射器的内径和外径决定。

在实际装置中，液体注入的内径和外径分别为 3.5 毫米和 4.5 毫米，因此形成的液膜厚度约为 0.5 毫米。两股气流的剪切力迅速将液体分散成直径大致在 4 微米至 50 微米之间的液滴。这一过程由空气雾化器模型预测，该模型使用”设置注入属性”对话框中指定的参数。

另请注意，液滴被放置在距离喷嘴稍远的位置。一旦液滴注入计算域，其行为将由次级模型决定。例如，根据所采用的次级模型，液滴可能与其他液滴发生碰撞/合并。然而，一旦液滴被引入计算域，空气雾化器模型将不再对其产生影响。

动态阻力模型仅当破碎模型开启时才激活

在随机跟踪组框中选择离散随机游走并启用随机涡旋寿命。

修改液滴材料设置，粘度修改为0.00095，饱和压力设置分段线性，蒸发/沸腾模型选择对流/扩散控制，点击change修改

因开启了线性化源项，可增大松弛因子加快收敛，修改Discrete Phase source为0.9（原为0.5）

设置监测变量，用来判断收敛

移除收敛准则

迭代计算300步

4、后处理

裁剪的温度范围区域

周期性显示

5、总结

在本教程中，为空气雾化器定义了喷雾喷射，并使用 Ansys Fluent 中的离散相模型计算了溶液。检查了甲醇液滴颗粒离开雾化器后的位置以及甲醇质量分数的等值面。