ansys12-FLUENT传热模型

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1、ANSYSFLUENT培训教材第六节：传热模型安世亚太科技（北京）有限公司概要能量方程壁面边界条件共轭传热薄壁和双面壁自然对流辐射模型报告-输出能量方程能量输运方程:单位质量的能量E:对可压缩性流体，或者密度基求解器，总是考虑压力做功和动能。对压力基求解器计算不可压流体，这些项被忽略，可以用下面的命令加入:define/models/energy?ConductionSpeciesDiffusionViscousDissipationConductionUnsteadyEnthalpySource/Sin

2、k固体域的能量方程能计算固体域的导热能量方程:h显焓:固体域的各向异性导热系数（压力基求解器）壁面边界条件五类热边界条件热流量温度对流–模拟外部环境的对流（用户定义换热系数）辐射–模拟外部环境的辐射（用户定义外部发射率和辐射温度）混合–对流和辐射边界的结合.壁面材料和厚度可以定义为一维或壳导热计算共轭传热CHT固体域的导热和流体域的对流换热耦合在流体/固体交界面使用耦合边界条件CoolantFlowPastHeatedRodsGridVelocityVectorsTemperatureContours共轭传

3、热例子Circuitboard(externallycooled)k=0.1W/m∙Kh=1.5W/m2∙KT∞=298KAirinletV=0.5m/sT=298KElectronicComponent(onehalfismodeled)k=1.0W/m∙KHeatgenerationrateof2watts(eachcomponent)Topwall(externallycooled)h=1.5W/m2∙KT∞=298KSymmetryPlanesAiroutlet问题设置-热源在固体域加入热源模拟电

4、子部件的生成热温度分布FlowdirectionConvectionBoundary1.5W/m2K298Kfreestreamtemp.Convectionboundary1.5W/m2K298KfreestreamtempFrontViewTopView(imagemirroredaboutsymmetryplane)Elect.Component(solidzone)2WattssourceBoard(solidzone)Air(fluidzone)2984264103943783623463303

5、14Temp.(ºF)Flowdirection替代的模拟策略可替代的策略为模拟壁面为一有厚度面(ThinWallmodel).这时，不需对固体域划分网格对固体板划分网格vs.薄壁方法对固体板划分网格在固体域求解能量方程l.板厚度需用网格离散最精确的方法，但需要多计算网格由于壁面两侧都有网格，总是应用耦合热边界条件FluidzoneSolidzoneWallzone(withshadow)WallthermalresistancedirectlyaccountedforintheEnergyequation

6、;Through-thicknesstemperaturedistributioniscalculated.Bidirectionalheatconductioniscalculated.对固体板划分网格vs.薄壁方法薄壁方法人工模型模拟壁面热阻壁面需要必要的数据输入（材料导热系数，厚度）只有对内部边界用耦合边界条件FluidzoneWallzone(noshadow)Wallthermalresistanceiscalculatedusingartificialwallthicknessandmateri

7、altype.Through-thicknesstemperaturedistributionisassumedtobelinear.Conductionisonlycalculatedinthewall-normaldirectionunlessShellConductionisenabled.壳导热模型壳导热模型处理板内部的导热求解器创建额外的导热单元，但不能显示，也不能通过UDF获得固体属性必须是常数，不能和温度相关StaticTemperature(cellvalue)Virtualconducti

8、oncells自然对流当流体加热后密度变化时，发生自然对流流动是由密度差引起的重力驱动的有重力存在时，动量方程的压力梯度和体积力项重写为：:其中自然对流–Boussinesq模型Boussinesq模型假设流体密度是不变的，只是改变动量方程沿着重力方向的体积力适用于密度变化小的情况(例如，温度在小范围内变化).对许多自然对流问题，Boussinesq假设有更好的收敛性常密度假设减少了非线性.密度变化较小时适合.不