流固耦合換熱模擬需要注意的地方(轉(zhuǎn))

2017-05-11 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

近來在做流固耦合換熱的模擬,流固耦合換熱問題就是流動(dòng)換熱的問題,只不過這里面含有固體參與換熱。
個(gè)人覺得這些地方在做的時(shí)候需要注意的:
gambit前處理
1.流體與固體相接觸的部分單獨(dú)設(shè)置為墻,取個(gè)區(qū)別于默認(rèn)wall的其他名稱。
2.設(shè)置好邊界條件后需要另外設(shè)置固體區(qū)域和流體區(qū)域。
Fluent計(jì)算
1. 如果管道細(xì)長(zhǎng),需要采用雙精度求解器;
2.對(duì)固體區(qū)域材料的定義;
3.對(duì)流體區(qū)域材料的定義;
4.流體與固體接觸的墻需要設(shè)置為耦合換熱墻,其余的墻按照實(shí)際情況給定溫度或熱流密度或者為絕熱。

fluid區(qū)與solid區(qū)的分界邊在gambit中設(shè)定為wall類型,并命名為wall1,
用fluent導(dǎo)入后,在boundary conditions面板的zone區(qū)中會(huì)自動(dòng)多出一個(gè)名為
wall1-shadow的zone。

并且在wall1以及wall1-shadow設(shè)置面板的thermal conditions選項(xiàng)中均有一個(gè)coupled類型(一般只有heat flux、temperature、convection、radiation、mixed等類型選項(xiàng))。

請(qǐng)問wall1-shadow的含義,另外,coupled熱邊界條件類型是否是耦合傳熱問題中“分區(qū)求解,邊界耦合”的耦合邊界?

如果是耦合傳熱問題的耦合邊界,它們的wall thickness以及heat generation rate還需要設(shè)置么?是否厚度只要設(shè)為很薄就可以了?熱產(chǎn)生率如果無內(nèi)部熱源就設(shè)為0?

PS:我用的fluent6.2,手頭只有6.0的manual,而且也未能查閱到流固耦合換熱邊界的相關(guān)信息。

最好用雙精度、耦合隱式求解器

外部環(huán)境(等溫/絕熱/對(duì)流/幅射或者其組合邊界條件)
------------------------------固體壁外表面
|固體計(jì)算域(熱傳導(dǎo)) |
------------------------------固體-流體的交界面(缺省為couple)
進(jìn)口邊界|流體計(jì)算域(CFD求解) |出口邊界
------------------------------軸對(duì)稱線
其中在固體-流體交界面上出現(xiàn)的wall和wall.shadow,分別屬于固體和流體計(jì)算域。二者是指同一面,即固體-流體的交界面。
因此,你只需要設(shè)置流體進(jìn)口和出口邊界條件,以及固體壁外表面上的外部環(huán)境傳熱邊界條件。在固體-流體交界面(wall或者wall.shandow)上,FLUENT自動(dòng)計(jì)算得到流體-固體傳熱系數(shù)以及溫度分布。

對(duì)于正常求解溫度場(chǎng),固液交界面無所謂邊界條件,溫度場(chǎng)求解區(qū)域就是整個(gè)計(jì)算域(包括固液),在交界面出只存在熱流聯(lián)系和溫度連續(xù)的約束條件。這在CFD軟件中是自動(dòng)滿足的

不用interface,剖開固體域和流體域是用split,是兩者之間只保留一個(gè)面,這個(gè)面不用指定邊界條件。在指定固體域和流體域后,生成網(wǎng)格,輸入到fluent中,自動(dòng)將固體域和流體域的分界面分成耦合的兩個(gè)面,這兩個(gè)面也不用指定邊界條件。這樣就可以了。

不管是否耦合傳熱,都是求解能量方程。耦合傳熱問題中,流體區(qū)和固體區(qū)分別有其能量方程(固體區(qū)的能量方程就是導(dǎo)熱微分方程),所謂耦合就是兩個(gè)能量方程在區(qū)域界面處的邊界條件:溫度連續(xù)和溫度梯度連續(xù)(也就是熱流連續(xù))。
而對(duì)流換熱系數(shù)是在牛頓冷卻公式意義下定義的,在耦合傳熱問題中有何意義?
別憑感覺,要從數(shù)學(xué)和物理意義的角度去思考。

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