关于金属氢化物的传质传热,论文有相应的公式,主要是通过六个方程:能量守恒、动量守恒、动力学方程、热力学方程和理想气态方程。相应的公式解释在这里不作过多的解释,以后有时间,我会专门写一篇博文详细展开说明,若有感兴趣的或者相同学术方向的朋友可以私聊进行学术交流。
一、复现的效果图以及参考的文献
Ref:[1]王舒红. 储氢反应床合金储氢热效应的CFD数值模拟及结构优化[D]. 重庆理工大学, 2019.
二、Fluent几何构建DesignModeler
按照论文的说明,在DesignModeler中构建我们的模型,注意这里将三个几何构建成同一个部件,目的是让后续传热的时候,自动耦合计算互相接触的面。
三、Fluent-Meshing和创建命名选择
网格划分单元尺寸选1mm,质量选高,其他默认。
创建命名选择,包括入口、出口、计算域的名称(steel是瓶身,fluid cold是冷却液计算域,fluid MH是合金氢化物Metal Hydride)
四、Fluent设置
4.1 检查网格,选择“压力基”求解器,“瞬态” ,加载Y方向的重力-9.81m/s^2(可不加)。
4.2 打开能量方程,选择标准k-e模型
4.3 导入hydrogen、water-liquid 、steel材料
4.4 将steel计算域的材料名称设置为steel, fluid_cold材料名称设置为water-liquid,fluid_MH材料名称设置为hydrogen。
4.5 将Fluid_MH设置为多孔区域,其实感觉设不设置多孔区域也行(^_^)
4.6 Fluid_MH计算域加载UDF能量源项
UDF代码如下:
#include "udf.h"
#define c1 0.2
#define c2 1.3e+04
#define c3 8.314
#define c4 300
#define c7 7712.7
#define c8 1.8
#define c9 0.2
#define c10 31000
#define c11 300
#define c14 14890
#define c15 508
#define a0 101000
#define b0 -242.09
#define b1 3728.572
#define b2 -16673
#define b3 41866.56
#define b4 -65004.3
#define b5 65867.29
#define b6 -44522.4
#define b7 19703.34
#define b8 -5217.13
#define b9 627.6235
real c5;
real c6;
real c12;
real c13;
real St;
DEFINE_INIT(my_init_fuc, d)
{
}
DEFINE_EXECUTE_AT_END(ThisRunsAtEndOfTimestep)
{
Message0("Sm=%g,St=%g,Peq=%g\n", c13, St, c6);
}
DEFINE_SOURCE(cell_source, c, t, dS, eqn)
{
real source, ts, tp;
ts = RP_Get_Real("flow-time");
tp = C_T(c, t);
if (ts > 0 && ts < 900)
{
c12 = 1.8 - 1.8 * exp(-0.015 * ts);
c5 = a0;
c6 =
pow(10, 5) * (0.0075 + 15.2935 * c12 - 34.577 * pow(c12, 2) + 39.9926 * pow(c12, 3) - 26.7998 * pow(c12, 4) + 11.0397 * pow(c12, 5) - 2.8416 * pow(c12, 6) + 0.446 * pow(c12, 7) - 0.0391 * pow(c12, 8) + 0.0014 * pow(c12, 9)) * exp((-30620 / 8.314) * (1 / tp - 1 / 300));
c13 = c1 * (exp(-c2 / (c3 * c4)) * (log(c5 / c6)) * c7 * (1.8 * exp(-1 * c9 * ts)));
source = c13 * (c10 * 1000 / 2.016 - tp * (c14 - c15)); // 1000 is unit tranfer kg/g=1000
St = source;
}
else
{
source = 2000;
dS[eqn] = 0;
St = source;
}
return source;
}
UDF加载方式:
点击用户自定义,选择编译,将刚才代码命名为“new.c”文件,导入,使用内置编译器编译即可,编译成功的话,会在控制台输出UDF设置的函数宏名称。
4.7 速度入口设置流速和水力直径,入口水流的温度为300K,出口选择压力出口即可。
4.8 求解方法和初始化设置,其他控制和残差里面的参数保持默认。
4.10 计算步长可按图示设置,也可以自己修改,最后点击“开始计算”即可。
五、后处理
建立Plane1
建立Contour1,设置为temperature,设置有11个等温线 即可。
最后,欢迎感兴趣的朋友后台私信一起学习交流。
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