STAR-CCM+沸腾仿真

模拟水在加热表面流动时的沸腾过程。

1、 启动STAR-CCM+软件，创建新的仿真项目，选择本地并行计算模式，根据计算机的硬件配置设定相应的计算进程数，确认设置后点击确定完成初始化操作。

2、 依次选择文件菜单中的导入选项，加载multiphaseFlow目录下的gridfs.ccm网格文件，完成导入后将项目另存为vofBoiling.sim格式，确保数据正确保存以便后续使用。

3、 点击Mesh菜单中的Convert to 2D选项，并勾选Delete 3D Regions After Conversion，即可将三维模型转换为二维模型。转换需满足两个条件：参与投影的网格面必须与X-Y平面平行，同时至少一个边界面应位于X-Y平面上，即处于Z=0的平面位置，方可完成转换操作。

4、 移除Continua中的Physics 1，启用并显示网格。

5、 在菜单栏选择Mesh > Scale Mesh，将缩放系数设置为0.1，点击应用完成缩放操作。随后点击重置视图或使用快捷键R，使模型视图自动适应缩放后的尺寸并居中显示。

6、 将Physics 1 2D更名为Boiler，并配置为欧拉多相流模型。

7、 在Models下展开Eulerian Multiphase，进入Eulerian Phases设置，右键添加Phase 1并将其重命名为H2O；同样操作新建Phase 2，命名为H2O(G)。随后为H2O指定Liquid属性，为H2O(G)选择Gas属性，完成两相流体类型的定义与配置，确保各相物性正确区分并应用于后续模拟计算过程。

8、 进入H2O(G) > Models > Gas > Air，右键选择替换为，然后点击H2O（水）进行替换操作。

9、 进入Boiler模块，依次展开Models→Multiphase Interaction→Phase Interactions，在该目录下右键点击并选择新建Phase Interaction。随后，在模型选项中分别选取VOF-VOF Phase Interaction，启用VOF Boiling模型以模拟相间体积分数变化下的沸腾过程，同时添加Rohsenow Boiling模型用于描述过冷沸腾传热特性，并引入Multiphase Material以定义涉及多相材料的物性参数与相互作用。通过上述设置，构建完整的多相流体相互作用框架，为后续的沸腾流动仿真提供基础模型支持。各模型协同工作，准确捕捉气液相变及动量交换行为。

10、 选择VOF-VOF相间作用，主相设置为H2O，次相设置为水蒸气H2O(G)。

11、 在Boiler的初始条件中，将体积分数设置为指定值，同时将静态温度设定为350 K。确保各项参数准确无误，以满足模拟要求。

12、 将默认的Default_Fluid 2D更名为Fluid。对Boundary的类型进行设置：左侧设为速度入口，右侧设为压力出口，其余边界均设为壁面。确保各边界条件正确指定，以满足仿真需求，保证流体区域的完整性与计算准确性，为后续模拟提供可靠基础支撑。

13、 在物理条件设置中，依次展开底部的热参数选项，将条件类型设定为温度。随后进入静态温度数值设置界面，将其值调整为540开尔文，完成热边界条件的配置，确保模拟环境符合指定的温度要求。

14、 展开左侧的物理参数设置，将静态温度设定为350开尔文，速度大小设为每秒1米，同时设定体积分数。相关参数配置完成后，确保各项数值准确无误，以保证后续模拟计算的正确性与稳定性，为整个仿真过程提供可靠的基础条件。

15、 展开右侧的物理参数设置，将静态温度设定为370开尔文，同时将体积分数配置为指定数值。

16、 在Solvers中展开设置，将隐式非稳态时间步长调整为0.01秒。

17、 将分离流中的速度项松弛因子设置为0.8，随后展开分离体积分数模型中的单步选项，并将其松弛因子调整为0.1，以提升计算稳定性与收敛效率。该设置有助于更好地控制迭代过程中的变量变化幅度，适用于瞬态或强非线性问题的求解。

18、 在展开停止条件中，将最大物理时间设置为3秒，最大内层迭代次数保持默认的5步，无需勾选最大步数选项。

19、 在右侧菜单中选择新建报告，点击传热选项，将其命名为底部壁面热通量。随后在部件列表中选取底部壁面，通过右键操作创建该报告的监控与绘图功能，以便实时观察和分析相关数据变化情况，确保模拟过程中的热流信息准确呈现。

20、 展开Plots中的底部壁面热通量监控图，将横轴监控选项设置为迭代次数，以查看随迭代过程变化的热通量趋势。

21、 创建一个新的Scalar Scene 1，将其命名为Vapor Volume Fraction。在Function选项中选择H2O (G)的体积分数，用于监测沸腾过程中蒸汽相所占的体积比例。将Contour Style设置为Smooth Filled，以实现平滑填充的等值线显示效果。随后进入Color Bar设置界面，将标题高度（Title Height）调整为0.04，标签文字高度（Label Height）设为0.035，从而优化图例的可视化效果，使图像更加清晰、专业，便于准确读取蒸汽分布信息。

22、 在属性设置中进入更新选项，将触发方式设为时间步长，启用保存到文件功能，并指定导出路径。再次选择时间步长作为触发条件，将时间步长频率设置为6，完成配置后系统将按设定频率自动保存数据至指定位置。

23、 打开工具菜单中的注释选项，选择求解时间，将其拖动到标量场景中，并将求解时间的高度调整为0.04。

24、 复制Scalar Scene 1并重命名为Fluid Temperature，将Function设置为Temperature，并更新图像导出路径。

25、 保存数据，初始化参数，提交运算。

26、 水蒸气体积分布及沸腾过程特性分析

27、 气温波动。

28、 底部换热量随时间变化曲线。