基于FLUENT的共軛傳熱計算

共軛傳熱:流體傳熱與固體傳熱相互耦合。由于流體求解器同時具備流體與固體傳熱計算的能力,因此可以直接采用流體求解器進(jìn)行求解,無需使用流固耦合計算。流體求解器能夠求解流體對流、傳導(dǎo)、輻射傳熱,對于固體傳熱計算,只能求解熱傳導(dǎo)方程。

本例演示共軛傳熱問題在FLUENT中的求解方法。

1.問題描述

如圖1所示的計算區(qū)域,既包含流體區(qū)域也包含固體區(qū)域。在初始狀態(tài)下,流體域與固體與溫度均為293K,然后給固體域底部施加恒定溫度434K,計算分析計算域內(nèi)溫度隨時間分布規(guī)律。邊界條件如圖中所示。

圖1 計算域描述

2.建立幾何模型并劃分網(wǎng)格

利用DM建立如圖1所示2D平面幾何。采用全四邊形網(wǎng)格劃分。

為所有邊界命名,尤其是流體和固體區(qū)域交界面,后面需要在求解器中進(jìn)行設(shè)置。

3.進(jìn)入Fluent求解設(shè)置

本例為瞬態(tài)計算。

涉及到熱量傳遞,因此需要激活能量方程。

流體介質(zhì)為理想氣體,考慮其在溫度影響下密度變化。

考慮重力影響,設(shè)置重力加速度向量[0,-9.81,0],設(shè)置操作密度為0。如圖3所示。

壓力-速度耦合方程采用PISO求解方式,對流項計算采用QUICK算法,其他項采用二階迎風(fēng)格式。

圖2 操作項設(shè)置面板

設(shè)置流體域介質(zhì)為air,固體域介質(zhì)為默認(rèn)的AL。

按圖1所示邊界條件設(shè)置計算域邊界。

創(chuàng)建交界面,如圖3所示進(jìn)行設(shè)置。

圖3 設(shè)置交界面

4.初始化計算

設(shè)置初始化溫度293K,如圖4所示。

圖4 初始化面板

設(shè)置自動保存選項與動畫錄制項。

設(shè)置時間步長0.1s,時間步數(shù)100,內(nèi)迭代次數(shù)20。