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1、合肥工业大学《高等传热学》作业姓名：龚震学号：2015110222成绩：二维方腔截面如图所示，边长厶=0.2m,腔体内充满温度为298K的空气。从零时刻开始，它的左表面突然加载正弦规律变化温度：tleft=45sin-x+293（K）I厶丿其余三面绝热。（1）试给出第100s时方腔内的温度场和流场分布，流场以二维流线图表示,并描述二者的主要特征；（2）第100s时方腔内空气的最大流动速度及所在位置？ALy1问题分析曲题意可知，这个问题属于流体的瞬态过程分析，本次分析采用GAMBIT软件进行几何建模和网格划分，再利用FLUENT软件进行参数条件设置和迭代计算。传热数值模拟
2、通常遵循以下几个环节：1•选择坐标基矢量2•建立数学与物理模型3.建立网格4•确定建立离散方程的方法5.选择扩散项的离散格式6.对边界条件进行离散化处理7.求解代数方程8.解的分析及数值计算不确定度的估计。计算过程中单位均采用国际单位制。学习过高等传热学后我们知道，采用有限元方法求解传热问题的基本思想：将连续体看作只是在节点处相连接的一组冇限个单元的组合体，把节点温度作为基本未知量，然后用形函数和节点温度的线性组合来表示单元内任意一点的温度，建立求解节点温度的有限元方程，求解方程得出有限个离散点上的温度的近似解，并用这一•近似解来代替实际物体内连续的温度分布，随着单元数
3、目的增加,近似解就越接近于精确解。主耍有以卜•几个步骤：1•离散连续介质2•选择插值方法或形函数3•列出与元件冇关的等式（单元分析，列方程）4•将元件的方程进行组合，以获得系统的联立方程（组装方程，主要是刚度矩阵组装）5.求解系统方程（求解联立方程，从边界条件入手，计算未知量T）6.计算二次量，如从求得的温度让算热流等，是一个回代过程。2.GAMBIT前处理采用GAMBIT构建二维方腔的儿何模型和网格2.1建立几何模型建立止方形，GeometryFace-*CreatRealRectangularFace,Direction选为+Y+X,设置Width二0.2(m),L
4、ength二0.2(m)。2.2划分面网格Mesh—>Face,在Faces屮选屮Face.l,设定Spacing中Intervalsize二0.3,划分结果如图2-1所示丄hl]Si图2-1二维方腔网格2.3设置边界条件将正方形的左边界命名为wall-1,类型为wall；其余三边全部选屮，设置成wall-2,类型为walk2.4设置内部流体选屮建立的正方形而，将内部物质命名为air,类型Type设置为Fluido2.5输出网格选择File—Mesh—选中Export2-d(x-y)Mesh,确认输出二维网格。3.fluent求解设置3.1导入检查网格将创立的二维网格导
5、入fluent中，Grid—>Check,显示网格正确，没有负体积存在。2.2设置非定常条件Define—>Models—>Solver,选择Time为Unsteady,即非稳态问题。2.3设置流体流动形式Define—>Models—>Viscous,选中流动形式为Laminar层流形式。3.4开启能量方程Define—>Models—>Energy,选屮，开启热力学能量方程。3.5定义流体性质Define^Models^Materials,选择fluid屮的air为流体，将密度Density设置为理想气体Ideal-gaso3.6设置重力Define—>Operat
6、ingConditions,选中Gravity,设置x方向加速度为0,y方向加速度为-9.8m/s2o3.7编写温度变化函数程序左侧边界温度随y坐标发牛变化，应将此函数编写成fluent屮特定的UDF函数。先在“记事本”中编写以下程序，如下所示#include"udf.h"DEFINE_PROFILE(unsteady_teiTiperature,thread,position){realx[ND_ND];realy;facetf;begin_f^loop(f?thread){~~F_CENTROID(x,f,thread);y=x[l];F_PROFILE(f,thr
7、ead,position)=45.*sin((3.14/0.2)*y)+293.;}end_f^loop(f,thread)}""将此文件后缀改为".c",fluent即口J识别。通过fluent中的Interpreted选项，导入此函数程序。3.8定义边界条件Define—>BoundaryConditions,选中wall-1,即左边界，设置其Thermal选项，选屮Temperature,设置为UDFUnsteady_temperatureo3.9初始化求解初始化过程中将温度设置为298K,即方腔内流体初始温度均为298K。迭代过程
