热流体强制对流冷却分析.doc

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1、热流体强制对流冷却分析姓名：史学伟专业：热能工程学号：20170232242021年10月1日目录1.摘要12.计算模型介绍13.前处理24.求解设置34.1启动Fluent34.2模型设置34.3添加材料44.4边界条件设置54.5求解方法设置74.6流场初始化84.7求解95.后处理115.1启动Results模块115.2显示温度云图115.3密度云图显示135.4壁传热系数显示131.摘要了解发热体冷却工况下的流场分布，有助于对对流冷却做出更加准确的分析。无论是在能源、化工、动力等工业部门，还是在

2、建筑、农业等部门，都有大量的强制对流换热问题。利用Fluent软件仿真分析发热体强制对流冷却问题，对换热装置和设备的技术经济性和安全可靠性、能源的有效利用、工艺和生产过程的优化等都有着重要的作用。图1发热体冷却2.计算模型介绍本案例所模拟的是热流体强制对流冷却工况的流场分布。图2是模型示意图热流体进口半径10mm，冷流体进口半径50mm，热管长1100mm,冷管长1000mm和500mm。模型中热流体流入速度为0.08m/s，温度为500K冷流体流入速度为0.8m/s，温度为274K。图2物理模型示意图1

3、41.前处理本案例在ICEMCFD中建立该三维模型，并划分网格。将模型热流体入口设置为inlet1，出口命名为outlet1;冷流体入口命名为inlet2,出口命名为outlet2;内外管面分别命名为wall-in和wall-out，将ICEMCFD划分完成的网格导出，如图3所示，存为fluent.msh文件。图3三维模型图和网格示意图141.求解设置1.1启动Fluent双击Fluent，将Dimension修改为3D，如图4所示。图4Fluent启动界面1.2模型设置打开模型树中的【Model】→【E

4、nergy】，勾选上能量方程，其余保持默认，设置如图5所示。选用湍流模型，如图6所示。图5开启能量方程14图6湍流模型1.1添加材料双击模型树中的【Materials】,按照图7依次进行操作。双击air材料。图7材料属性设置将计算域fluent-in的流体设置为water-vapor，如图8所示；将计算域fluent-out的流体设置为water-liquid，如图9所示。14图8图91.1边界条件设置双击【BoundaryConditions】，编辑【Zone】中的inlet1，Momentum选项卡下

5、，将速度设置为0.08m/s，如图90所示，并设置温度为500K，如图101所示，单击14OK。编辑【Zone】中的inlet2，Momentum选项卡下，将速度设置为0.8m/s，，并设置温度为274K，图10略。继续编辑【Zone】中的outlet1边界，选择outflow，如图11所示，单击OK。将wall-out,wall-in,in-out,out-in边界设置为wall，Thermal选项下设置为Convection，换热系数设置为2000w/m2k，20w/m2k，50w/m2k，3000w

6、/m2k如图12所示。图9进口速度设置图10进口温度设置14图11出口边界条件设置图12换热边界条件设置（其他略）1.1求解方法设置双击【SolutionMethods】，具体设置如图13所示。14图13求解方法设置1.1流场初始化双击【Initialization】，选择StandardInitialization，如图14所示。14图1418流场初始化1.1求解双击【RunCalculation】，设置NumberofIterations为200步，单击Calculate，开始计算，如图159所示。1

7、4图15求解设置图160残差分布残差分布如图160所示，计算结束后保存case和data文件。141.后处理1.1启动Results模块单击【File】，输出为CFD-POST后处理选项卡，如图所示。图211.2显示温度云图双击【Contours】，选择Temperature，点击aplay。从而创建了一个名为contour-1的温度云图，如Error!Referencesourcenotfound.2所示。14图17温度分布141.1密度云图显示双击【Contours】，选择density，点击apla

8、y。从而创建了一个名为contour2的密度云图，如Error!Referencesourcenotfound.3所示。图18密度分布图1.2壁传热系数显示点击【Vectors】，对壁传热系数图进行显示，结果如图19所示。14图19壁面传热系数图14