空气流过高温平板的流动与换热问题

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1、作业：空气流过高温平板的流动与换热问题学院名称：机械与汽车工程学院专业班级：过程装备与控制工程11-2班姓名：罗韦荣学号：xxxxxxxx指导教师：马培勇空气流过高温平板的流动与换热问题1.问题描述温度为TO、压强为PO的理想气体以均速VO流过温度为Tp、长为L的无限宽平板如图1所示。对平板绕流的流动过程、热传导过程以及所受到的剪切应力分布等进行数值模拟计算。VOyTpxL=1m对于平板于来流存在大温差的情况，必须考虑流体的可压缩性，为此我们假设来流是可压缩的。设来流为空气，来流参数如下：来流流速V=20m/s动力粘度u=1.89x10-5P

2、a·S导热系数λ=0.0247W/(m·K)定压比热Cp=1005J/(Kg·K)来流温度TO=300K来流压强PO=101325Pa由理想气体状态方程，来流气体的密度为ρo=1.177Kg/m3来流的雷诺数Re=1.266x10x61.数学模型本次模拟为稳态，故去除各方程的时间项。（1）质量守恒方程该过程为稳态模拟，去除时间项后为（2）动量方程（3）本构方程（4）能量方程（5）状态方程本次模拟只是传热，不包括传质。1.模型建立及边界条件3.1利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型步骤1：文件的创建及其求解器的选择（1）启动Gambi

3、t软件（2）建立新文件在如下图所示文件创建框，输入kongqiliu作为创建的文件名。保存于d盘的plate（3）选择求解器单击主菜单Solver在弹出的对话框中选择FLUENT5/6，即利用Fluent求解器求解。步骤2：创建控制点选择Operation-Geometry-Vertex打开如下图所示对话框在左边XYZ坐标对应的三个文本框中依次输入四个控制点坐标分别为（0,0,0）、（1,0,0）、（1,1,0）、（0，1,0）创建后如下图所示步骤3：创建边选择Operation-Geometry-Edge，打开如下图所示对话框在上图上面对话

4、框中点击向上的箭头即可得到下面的对话框，选择2、3控制点单击向右的箭头在上面的框中单击Apply即可使2、3号控制点连线，同理把其余点依次连线组成矩形步骤4：创建面选择Operation-Geometry-Face即可打开一对话框，在Edges文本框中把四根线都选上，然后单击Apply，可以看到四根线变成蓝色表明面已经创立。利用Gambit软件右下角GlobalControl中Shade按钮就可以看到创建的面，如下图所示步骤5：网格划分（1）边的网格划分选择Operation-Mesh-Edges打开如下图所示的对话框（1）面的网格划分选择O

5、peration-Mesh-Face打开面的网格划分对话框，在Face文本框中选择face.1面Spacing值设置为1.0，且其后对应的项目是Intervalsize,单击Apple即可把上诉的面划分网格如下图所示步骤6：边界条件类型的指定选择Operation-Zones,打开如下图所示的对话框其中Name文本框是给边界命名Type是给边界类型指定，Edges选择边界，分别给1、3号边界命名Wall和SYMMETRY；4和2号边界分别就是入口边界名和出口边界,指定类型为VELOCITY_INLET和PRESSURE-OUTLET，可看到如

6、下图所示的效果步骤7：mesh文件的输出选择File-Export-Mesh再打卡的对话框中输保存文件的文件名和存储路径单击Accept确定2、利用Fluent求解器求解步骤1：求解器的选择由于本例涉及的是二维管道流动，故打开Fluent软件后在弹出的对话框如下选择二维求解步骤2：文件导入和网格操作（1）读入文件File-Read-Case,选择前面保存的文件打开，如图（1）检查网格文件Grid-Check,此操作是Fluent求解器对读入的网格文件进行检查（2）设计计算区域尺寸由于Gambit作图时默认单位是mm。而Fluent默认单位是m

7、，所以要通过ScaleGride对话框缩放计算区域，按下图所示设置数值（3）显示网格Display-Grid然后直接单击对话框中的Accept进行确认即可显示网格如下图所示步骤3：选择计算模型（1）计算器的定义Define-Models-Solver由于本例较为简单，此处可直接按默认值设定即可（2）启动能量方程（3）确定紊流模型，如下图所示步骤4：定义流体的物理性质Define-Materials在弹出的对话框中单击FluentDatabase(流体数据库)选择流体为气体，如下图所示步骤5操作环境的设置Define-Operation-Con

8、ditions,环境压强按默认值大气压强，此处不考虑重力影响故基本也可按照默认值如下图所示步骤5：设置边界条件Define-BoundaryConditions(1