Моделирование методом VOF процесса конденсации чистого пара на поверхности горизонтальной трубы. Алгоритм CISIT на основе модели «точных» тепловых потоков на межфазной поверхности
1. Конденсация неподвижного пара пентана
Рассматривается изотермический (Т = 16,0 °С) горизонтальный цилиндр, температура насыщения пара пентана 36,0 °С. Количество ячеек сетки в жидкой пленке на верхней образующей трубы - 10. Детали отрыва капли представлены на Видео 1.
Кадры из Видео 1
На рисунке 1.1 представлена зависимость коэффициента теплоотдачи от времени.
Рисунок 1.1 – Зависимость отношения коэффициента теплоотдачи к значению по теории Нуссельта от времени
На рисунке 1.2 представлено распределение осредненной толщины пленки. Интервал осреднения от 0.5 до 4.0 сек. Шаг вывода результатов для осреднения 0.025 сек.
Рисунок 1.2 – Толщина пленки при конденсации неподвижного пара пентана. Сплошная линия – результаты расчета, пунктирная – решение Нуссельта
На рисунке 1.3 показано распределение скорости в пленке и ее сравнение с теоретической зависимостью. Хорошо видно, что результаты расчетов несколько завышены по сравнению с аналитическим решением. Указанное различие кривых переменно по угловой координате, достигая максимума при φ ~ 900. Объемная доля жидкой фазы обозначена на рис.3 идентификатором VOF.
Рисунок 1.3 – Распределение скорости в пленке в момент времени 2.0 сек. Угол 90 градусов от вертикали
На рисунке 1.4 представлен профиль температуры. Как и ожидалось, он оказался линейным.
Рисунок 1.4 – Распределение температуры в пленке в момент времени 2.0 сек. Угол 90 градусов от вертикали
2. Конденсация пара при боковом обдуве горизонтальной трубы
Выполнено моделирование конденсации движущегося пара пентана на поверхности горизонтальной трубы в постановке, представленной на рисунке 2.1. На части левой границы в виде фрагмента дуги задавалась скорость пара равная 0,5 м/с. Остальные границы могли стать как «входными», так и «выходными».
Рисунок 2.1 – Расчетная область для моделирования конденсации движущегося пара
Картина формирования и отрыва капли представлена на Видео 2.
Кадры из видео 2