Simulación de la condensación de una sola burbuja de vapor con un modelo de transferencia de masa de interfaz aguda
Autores: Samkhaniani, Nima; Stroh, Alexander
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación de la condensación de una sola burbuja de vapor con un modelo de transferencia de masa de interfaz aguda
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía térmica
Palabras clave
Simulación numérica
Fenómenos de cambio de fase
Modelo de interfaz aguda
Condensación
Capa límite térmica
Correlación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La simulación numérica pura de fenómenos de cambio de fase, como la ebullición y la condensación, es un desafío, ya que no existe un modelo universal para calcular la masa transferida en todas las configuraciones. Entre los modelos existentes, el modelo de interfaz aguda (modelo de Fourier) parece ser una solución prometedora. En este estudio, investigamos la limitación de este modelo mediante una comparación de los resultados numéricos con la solución analítica y los datos experimentales. Nuestro estudio confirma la gran importancia de la prescripción de la capa límite térmica inicial para la simulación de la condensación de burbujas individuales. Además, derivamos una correlación semi-analítica basada en la conservación de la energía para estimar la vida útil de la burbuja en condensación. Esta correlación establece que el diámetro inicial, la temperatura subenfriada y las propiedades termofísicas del vapor determinan cuánto tiempo dura una burbuja. Las simulaciones se llevan a cabo dentro del marco de OpenFOAM utilizando el método VoF para capturar la interfaz entre fases. Nuestra investigación demuestra que el cálculo de la curvatura de la interfaz con el método de Reconstrucción Basada en Contornos (CBR) puede suprimir la corriente parasitaria hasta un orden.
Descripción
La simulación numérica pura de fenómenos de cambio de fase, como la ebullición y la condensación, es un desafío, ya que no existe un modelo universal para calcular la masa transferida en todas las configuraciones. Entre los modelos existentes, el modelo de interfaz aguda (modelo de Fourier) parece ser una solución prometedora. En este estudio, investigamos la limitación de este modelo mediante una comparación de los resultados numéricos con la solución analítica y los datos experimentales. Nuestro estudio confirma la gran importancia de la prescripción de la capa límite térmica inicial para la simulación de la condensación de burbujas individuales. Además, derivamos una correlación semi-analítica basada en la conservación de la energía para estimar la vida útil de la burbuja en condensación. Esta correlación establece que el diámetro inicial, la temperatura subenfriada y las propiedades termofísicas del vapor determinan cuánto tiempo dura una burbuja. Las simulaciones se llevan a cabo dentro del marco de OpenFOAM utilizando el método VoF para capturar la interfaz entre fases. Nuestra investigación demuestra que el cálculo de la curvatura de la interfaz con el método de Reconstrucción Basada en Contornos (CBR) puede suprimir la corriente parasitaria hasta un orden.