气液两相流数值模拟中UDF的应用
【摘 要】FLUENT中Mixture模型不能模拟两相中液相向气相转换时的质量传递、能量传递，本文利用C语言通过UDF自定义编写实现两相流的数值模拟。
【关键词】FLUENT；两相流；UDF
0 引言
FLUENT多相流模型中，有三种模型：VOF、Mixture、Eulerian模型。模拟两相流由于各种限制条件最终选择Mixture，由于模型本身并没有两相中液相向气相转换时的质量传递、能量传递[1]。因此必须通过UDF自定义编写，通过C语言为平台利用Fluent的编程语言（宏）来实现编程。
1 质量、能量方程的编写
质量、能量方程编写主要是通过DEFINE_SOURCE宏来编写，由于工质的蒸发沸腾的复杂性，没有具体的经验公式，因此采用近似公式表示：
式中：m为沸腾过程中相间转换的质量，kg；C_VOF为相的体积分数；C_R为相的密度，kg/m3；C_T为各相的温度，K；T_SAT为沸点，在具体的计算过程中体积分数、密度、温度都有气相与液相之分。
因为采用的是近似公式因此在结果上还存在误差，但是这也给用FLUENT混合模型模拟沸腾传热提供了一种近似的方法。没有采用UDF的模拟结果如图1-1所示。
图1-1表明，在没有导入沸腾质量和能量UDF的计算结果中就没有气相的产生；压强基本不变，较小的变化来源于工质与绕组线圈壁面的粘性摩擦而不是两相间的摩擦力。可见，成功的编写沸腾换热的质量和能量的UDF是FLUENT能够模拟沸腾换热的前提条件，而导入UDF的模拟结果与计算结果有误差，但是趋势总体是基本一致的。
图1-1 未采用UDF模拟结果
2 相间摩擦系数的编写
FLUENT中相间摩擦与气液两相流理论中的摩擦压降不同，气液两相流理论中的摩擦压降主要是通过大量实验，总结实验数据归纳关系式，因此具有一定的局限性，不具有通用性；FLUENT中的相间的摩擦力主要是建立在相间的相对速度。两相间的摩擦阻力FD用式（1-2）表示：
【参考文献】
[1]Boulama K， Galanis N， Orfi J. Heat and mass transfer between gas and liquid streams in direct contact[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer， 2004，47（17）：3669-3681.
[2]Badie S. Hale，Lawrence C .P.， Hewitt C .J， G .F. Pressure gradient and holdup in horizontal two-phase gas-liquid flows with low liquid loading[J]. International Journal of Multiphase Flow， 2000，26（9）：1525-1543.
[3]Sirpa Kallio， ？bo Akademi. On the mixture model for multiphase flow[J]. Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus （VTT）， 1996.
[4]吕玉坤，刘伟.汽轮发电机定子强迫蒸发冷却循环流动与传热计算[J].发电设备，2010（1）：35-37.
气液两相流数值模拟中UDF的应用
