Fluent求解连续介质模型研究Sn |
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一、问题描述: 使用Fluent软件求解连续介质模型来研究经典案例——二元合金Sn-5%Pb凝固过程溶质Pb宏观偏析。(参照文献:An operator splitting scheme for coupling macroscopic transportand grain growth in a two-phase multiscale solidificationmodel Part II – Application of the model) 1、Fluent中使用的方程:Energy方程、动量方程(层流)、Species Transport方程、熔化凝固方程(①采用Lever Rule;②勾选了Thermal & Solutal Buoyancy;③糊状区参数设置为(180×动力粘度)/二次枝晶距的平方)。 除了打开Fluent中自带模型外,没有添加UDF或UDS文件。 2、在材料Fluid下面创建Pb、Sn(未设置材料物性);Mixture-template中Pb为溶质、Sn为溶剂。 Mixture中参数:密度(采用boussinesq)、比热容、导热率、粘度、热膨胀系数、纯溶剂熔化热、纯溶剂熔化温度以及共晶温度(以上参数均是constant),质量扩散系数(constant-dilute-appx),固液相温度采用mixing-law计算。 Mixture中溶质Pb参数:相对原子质量、液相线斜率、分配系数、共晶质量分数、溶质膨胀系数(以上参数均是constant),默认固相中零扩散。 Mixture中溶剂Sn参数:只填写了相对原子质量,其他均为0; 3、模型为2D矩形,X方向长100mm,Y方向高60mm,网格尺寸为1×1mm,重力为Y轴负向; 边界条件: ①、左侧边界为散热边界,对流换热系数300W/m2·K,环境温度25℃; ②、其余三边为绝热边界,热通量为0。 4、采用Simple处理速度-压力耦合,动量、能量采用一阶迎风。 收敛精度:能量方程10-8,其他均为10-5; 5、采用标准初始化。初始温度226℃,Pb初始成分5%; 时间步长:0.05s,最大迭代步数60步,计算400s; 在操作条件中,设置了操作密度和操作温度(同初始温度); 以上是Fluent中全部设置过程,在计算400s后模拟结果与文献中结果相差甚远。 溶质Pb分布云图在计算236s左右,分布发生突变: 请问使用Fluent模拟凝固过程组分传输现象,是否必须使用UDF或UDS文件呢? 是否因为我设置出现错误,麻烦大家指出问题,也欢迎一起交流讨论。 |
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