fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification & meltingmodel）

本文使用该模型模拟结冰过程,当然网上也有类似的博文,我这里给出的也许更加详细,同时我还对其中的原理做了一些简单的描述。

1.读取网格,并做基础性的工作,如scale,check等,然后选取模型为solidification&melting model

勾选solidification/melting,如果涉及到流动还要勾选Include pull velocity,该拖曳速度通常用于模拟连续铸造(continuous casting)时使用;其中的Mush zone constant保持默认即可,通常该值保持在10的五次方就OK了,当然该值越大,代表速度在糊状区的损失越大,两相界面一般也就越明晰;这里我们模拟的是稳态问题,不用勾选Include Pull velocity。按OK键后会弹出一个如下对话框:

用于提醒用户修改材料的参数,因为凝固熔化模型需要一些额外的参数,如Solidus temperature, liquidus temperature等。

2.进行物性参数的设定,如下图

注意:这里是纯净物,故熔点和凝固点是相等的;另外由于这里是稳态问题,其中的Cp其实是可以不用设置的;在模拟结束后会有一点小问题,在后面会给出说明。

3.设置cell zone condition@ boundary condition,这里随便设置了一些边界条件,如下:

4.设置求解方法,因为这里面没有涉及到流动现象和旋转,所以默认就行了。

5.取消到流动方程,因为这里面没有流动,所以只需求解能量方程;如下

6.初始化,如下:

其中的compute from通常可以任意选,一般对结果没有影响,但是在一些较难收敛的问题中,会对其有要求;其中的patch可以对局部进行初始化,在瞬态问题中由于解不仅依赖于边界条件,还依赖与初始条件,故这时就往往需要使用patch对其进行初始化,在稳态中只要边界条件有关。

7.计算,结果,显示相关结果

对比温度云图和液相率云图发现两者相矛盾,因为在温度云图中红色部分的温度都大于273.15K,然后在液相率云图中该部分的液相率确只有0.06多,液相率应该是1才对,在FLUENT的Users' guide中说可以模拟纯净物质的相变;后来我将凝固温度和熔化温度设置成不一样,结果就正确了,如下

另外附上该官方文档上的说明: