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Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification & melting model）

2013-07-13 13:17阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2704373883

fluent 中的solidification & melting 模型可以用于模拟纯净物或者是混合物质的固液相变。 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
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>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：
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）

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
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
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：
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
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
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
6.初始化，如下：
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
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
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
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
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
另外附上该官方文档上的说明，参考文献暂时还没看。
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）
Fluent中凝固熔化模型的使用（Solidification <wbr>& <wbr>melting <wbr>model）

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