مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی عددی جریان فیلم میعان آرام روی صفحه قائم با روش حجم سیال

نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشجوی دکترا
چکیده
در این مطالعه روش حجم سیال از نرم افزار متن باز اپن فوم برای شبیه‌سازی فرآیند میعان توسعه داده شده است. دوفاز غیرقابل تراکم و مخلوط نشدنی است و فاز بخار در حالت اشباع قرار دارد. فصل مشترک بین دو فاز با روش حجم سیال تابع رنگ (CF-VOF) مدلسازی می‌شود، کشش سطحی بین دوفاز با روش نیروی سطح پیوسته (CSF) و انتقال جرم بین دوفاز با مدل انتقال جرم لی (Lee) درنظر گرفته شده است. کوپل بین فشار و سرعت با الگوریتم پیزو (PISO) و برای شبکه‌ی ناجابجا برطرف ‌شده است. برای اعتبارسنجی این حلگر، مسئله‌ی یک بعدی استفان شبیه‌سازی شده است. در مسئله‌ی استفان حرکت فصل مشترک از دیوار سرد از حل عددی با حل تحلیلی مقایسه شده است. سپس با این حلگر جریان آرام فیلم میعان روی سطح قائم تحت تاثیر گرانش شبیه‌سازی می‌شود. ضخامت فیلم میعان از حل عددی مقدار کمتری نسبت به حل تحلیلی پیش بینی می‌کند. این مطالعه نشان می‌دهد که عدد نوسلت تابع گرمای ویژه‌ی فاز بخار است و نیاز است تا روابط تحلیلی و تجربی که تاکنون برای محاسبه‌ی عدد نوسلت جریان فیلم سیال ارائه شده است اصلاح گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Simulation of Laminar Film Condensation over vertical plate with VOF Method

نویسندگان English

Mohamad Reza Ansari 1
Nima Samkhaniani 2
1 -
چکیده English

In present study, volume of fluid method in OpenFOAM open source CFD package will be extended to consider phase change phenomena due to condensation process. Both phases (liquid – vapor) are incompressible and immiscible. Vapor phase is assumed in saturated temperature. Interface between two phases are tracked with color function volume of fluid (CF-VOF) method. ُSurface Tension is taken accounted by Continuous Surface Force (CSF) model and mass transfer occurs along interface is considered by Lee mass transfer model. Pressure-Velocity coupling will be solved with PISO algorithm in the collocated grid. This solver is validated with Stefan problem. In one dimensional Stefan problem, the desistance of interface motion from cold wall is compared by the analytical solution. Then condensate laminar liquid film flow over vertical plate is simulated in the presence of gravity. Numerical result shows calculated film thickness from numerical simulation is thinner than analytical solution. Also, it shows Nusselt number is a function of vapor specific heat which neglected in existing correlations, therefore analytical solution and experimental correlation should modified to consider this effect on the Nusselt Number.

کلیدواژه‌ها English

VOF method
condensation
Heat Transfer
Phase change
OpenFoam