一维稳态导热的Fluent数值仿真分析
fluent传热模拟
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com。
11. Modeling Heat Transfer 传热模拟•11。
1 Overview of Heat Transfer Models in FLUENT FLUENT中的传热模型概述•11。
2 Convective and Conductive Heat Transfer 导热与对流换热o11.2。
1 Theory 理论o11。
2。
2 User Inputs for Heat Transfer 有关传热的用户输入项o11.2。
3 Solution Process for Heat Transfer 传热计算的求解过程o11.2.4 Reporting and Displaying Heat Transfer Quantities 传热变量的输出与显示o11.2.5 Exporting Heat Flux Data 热流数据的输出•11。
3 Radiative Heat Transfer 辐射传热o11.3。
1 Introduction to Radiative Heat Transfer 辐射传热简介o11。
基于Fluent的复杂边界条件流动传热数值模拟
2016年第1期信息与电脑China Computer&Communication计算机工程应用技术目前，对于航空发动机内部燃烧室内部部件的设计，相比之前，需要更高的温升和更强的耐热性，这也不可避免地带来一些问题：比如油气之间的匹配问题、燃烧室火焰筒及涡轮叶片的冷却等。
目前，在推重比8一级的温升水平基础上，发动机10一级的发动机燃烧室温升水平较此提高了约200℃，采用的技术是对流气膜冷却或浮动壁的冷却技术。
我们若希望提高发动机燃烧室的温升水平，就要想办法解决恶劣的火焰筒工作条件带来的安全和可靠性问题。
目前，解决的方法通常是以下两种：一种采用先进的气膜冷却技术，还有一种就是火焰筒材料的许用温度如何提高。
在现代航空发动机中，热容量和温度上升都很高，传统的气膜冷却技术已无法满足现代航空燃烧室的日益发展了。
因此，我们需要积极寻求新的、高效的冷却方法。
本文使用了Fluent软件对冲击-发散复合冷却方式进行了数值模拟，通过改变吹风比M，相邻孔间距与发散孔径比(Pi/dm或Pm/dm)，得出了这三个数值的大小对冷却效率的影响，并利用这个基本特征对流场与温度场进行模拟分析，总结出一定的规律。
１ 计算方法1.1 物理模型我们采用Fluent软件中的分离隐式求解器对各个物理量进行了三维稳态计算，控制方程的通用形式如公式（1）所示：（1）式中，ρ表示流体的密度，ϕΓ和ϕS表示变量ϕ所对应的有效扩散系数和源项。
dm设定为1.0mm，其含义是发散孔直径，tm设定为=1.8mm，其含义是发散孔板厚度，Sm表示沿主流流向的相邻发散孔间距，Pm为展向的相邻发散孔间距；di设定为1.5mm，表示冲击孔直径，ti设定为1.8mm，表示冲击孔板厚度，Si表示沿主流流向的相邻冲击孔间距，Pi表示沿展向的相邻冲击孔间距。
其中，H/di的值为2.0，表示冲击间距与孔径比，Pi=Pm=2Si=2Sm，两壁之间的缝高H=3.0mm。
冲击孔与发散孔的排列布置方式为叉排正菱形，展向上的流动具有一定的相似性，因此我们选取沿流向上第19排孔作为研究区域，简化对称性边界条件后，选取宽度为Pi的两排孔作为研究区域。
水升华器升华模式理论分析与数值仿真
程方面，中国关于水升华器的首次成功应用为 2008年神舟七号飞船出舱活动的“飞天”舱外航 天服［18］。
由于水的蒸发、升华等相变过程发生在水升 华器内部的给水腔、多孔板微孔等尺寸微小的区 域,实验仅能测得外部温度等宏观数据，因此对于 水升华器工作原理的研究主要通过理论分析、数 值仿真来进行。但是，目前国内对水升华器的仿 真分析较少且主要为一维数值仿真，没有考虑水 升华器不同工作模式的转换。为了探究水升华器 工作模式转换的规律，分析不同设计参数对水升 华器工作特性的影响，本文在总结前人理论分析 的基础上，对水升华器工作模式转换特性进行量 纲分析，通过Fluent数值仿真的方法对水升华器 在低热载荷下的稳态工作模式(升华模式)开展 研究，分析不同多孔板结构参数、热载荷大小下水 升华器工作特性的变化规律。
Abstract: According to the working characteristics of the water sublimator in practical aerospace en gineering application, the water sublimators working in sublimation mode were studied. 0ne-dimensional steady heat conduction and free molecule flow model were used to analyze the heat and mass balance inside the water sublimator. The theoretical thickness of ice layer and the sublimation surface temperature were obtained and the dimensionless curve of the maximum heat load for sublimation mode was derived. 0n the basis of the solidification procedure described by the entropy-porosity mode, ANSYS Fluent was utilized to do numerical simulation of water sublimators working under dif ferent porosity and pore diameter conditions. The results obtained by theoretical analysis and numeri cal simulation had good agreements. The established dimensionless curve and simulation model can provide useful information for predicting the working characteristic of water sublimator under different conditions. Key words: water sublimator ； sublimation mode; numerical simulation ； dimensional analysis; en tropy-porosity model
基于Fluent的相变储能换热器回路仿真分析
第37卷,总第214期2019年3月,第2期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.37,Sum.No.214Mar.2019,No.2 基于Fluent的相变储能换热器回路仿真分析贾卓杭,郭 亮,张旭升(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033)摘 要:研究了一种相变储能换热器。
基于流体仿真软件,对其换热过程中的整个回路进行了建模分析。
主要研究了相变材料液相分数及关键位置温度随时间变化的特性,并对比了不同相变材料导热系数及流体回路质量流速对控温特性的影响。
研究发现,熔化工况时,导热系数的提高可以加速相变材料熔化速率,同时有效改善相变换热器的运行温度水平及稳定性;而流速的提高可以降低运行温度但同时会降低稳定性。
凝固工况时,导热系数和流速的提高均有利于加速相变材料凝固。
采用该种回路仿真分析方法可为储能换热器的设计和优化提供指导。
关键词:相变材料;储能;换热器;导热系数;质量流速;回路仿真中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2019)02-0126-04 Simulation Analysis of Phase Change Thermal Storage ExchangerLoop based on FluentJIA Zhuo-hang,GUO Liang,ZHANG Xu-sheng(Changchun Institute of optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun130033,China)Abstract:In this paper,a phase change energy storage heat exchanger was researched.The whole loop in the heat transfer process was analyzed based on fluid simulation software.Primary studies on the state of phase change materials melting/solidification and the temperature variation characteristics of critical posi⁃tion over time were taken,as well as the influence on temperature control properties of different phase change materials thermal conductivity and fluid loop mass velocity was compared.It is found that the in⁃crease of thermal conductivity can accelerate the melting rate of phase change material,lower the operat⁃ing temperature and improve temperature stability of the phase change heat exchanger.The increase in velocity can reduce the operating temperature but also the stability.The increase of thermal conductivity and flow velocity both can accelerate the solidification of phase change materials.The method of whole loop simulation can be taken as a guidance for the design and optimization of energy storage heat exchanger.Key words:phase change material;energy storage;heat exchanger;thermal conductivity;mass veloci⁃ty;loop simulation收稿日期 2018-11-06 修订稿日期 2018-12-11基金项目:国家自然科学基金资助项目(61605203);中国科学院青年促进会资助项目(Y56039Y150)作者简介:贾卓杭(1992~),男,硕士,研究实习员,主要研究方向为航天器热控及相变传热技术。
FLUENT传热模拟参考资料整理
FLUENT传热模拟参考资料整理1、在GAMBIT中显示的“check”主要通过哪几种来判断其网格的质量？及其在做网格时大致注意到哪些细节？判断网格质量的方面有：Area单元面积，适用于2D单元，较为基本的单元质量特征。
Aspect Ratio长宽比，不同的网格单元有不同的计算方法，等于1是最好的单元，如正三角形，正四边形，正四面体，正六面体等；一般情况下不要超过5：1.Diagonal Ratio对角线之比，仅适用于四边形和六面体单元，默认是大于或等于1的，该值越高，说明单元越不规则，最好等于1，也就是正四边形或正六面体。
Edge Ratio长边与最短边长度之比，大于或等于1，最好等于1，解释同上。
EquiAngle Skew通过单元夹角计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
最好是要控制在0到0.4之间。
EquiSize Skew通过单元大小计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
2D 质量好的单元该值最好在0.1以内，3D单元在0.4以内。
MidAngle Skew通过单元边中点连线夹角计算的歪斜度，仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Size Change相邻单元大小之比，仅适用于3D单元，最好控制在2以内。
Stretch伸展度。
通过单元的对角线长度与边长计算出来的，仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Taper锥度。
仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Volume单元体积，仅适用于3D单元，划分网格时应避免出现负体积。
Warpage翘曲。
仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
以上只是针对Gambit帮助文件的简单归纳，不同的软件有不同的评价单元质量的指标，使用时最好仔细阅读帮助文件。
另外，在Fluent中的窗口键入：grid quality 然后回车，Fluent能检查网格的质量，主要有以下三个指标：1.Maxium cell squish: 如果该值等于1，表示得到了很坏的单元；2.Maxium cell skewness: 该值在0到1之间，0表示最好，1表示最坏；3.Maxium 'aspect-ratio': 1表示最好。
基于Fluent的薄钢板对焊过程的数值模拟研究
（． １ 西南交通大学 机械工程学院 ， 四川 成都 ６ １５ ； １７６ ２太原理工大学环境学院 ， ． 山西 太原 ０ ０２ ） ３０ ４
摘 要 ： 属 平板 的焊 接 过 程 是 一 个 非 常 复 杂 的 非 稳 态 传 热过 程 。对 该 物 理 过 程 进 行 简化 的 基 础 上 ， 立 金 建
文献标识码： Ａ
文 章 编 号 ：０Байду номын сангаас６ ８３ （０ １ １— ０ １ ０ １０ — ９７ ２ １） ６ ０９ — ２
焊接 过程 的热传导 是一个非常复杂 的非稳 态过程 。 极小部分 ， 故对整个导热过程影 响不大 。 钢板 的物性为 常数 ， 围环境温度不变 ， 周 钢板 的对流 傅里叶定律 与能量守恒定律 导出的导热微分方程和定解 条件构成了焊接导热问题的完整的数学描 写。但 由于实 换 热 系 数不 变 。 际 问题各种各样 ， 边界条件十分 复杂 ， 利用解析 的方法很 因此可 以把 图 ｌ 所示 的问题简化成图 ２所示 的一维 难求解这类微分方程。随着计算机 内存和并行技术的发 非稳态导热 问题 。 展， 通过计算机获得导热问题 的数值解 的方法迅速发展。 对物理 问题进行 数值求解 的基本 思路是把原来在 时间 ， 空 间坐标系中连续的物理量的场 ，用有 限个离散点上 的 值 的集合来代替 ，通过求解 一定方法建立起来 的关于这
第 ３ ０卷第 １ ６期
Ｖｏ ．０ Ｎｏ １ １ ．６ ３
Ｔ Ｃ ＮＯ ＯＧ Ｃ 企 Ｄ Ｖ技 Ｏ ＭＥ Ｔ Ｏ Ｎ Ｅ Ｐ ＩＥ Ｅ Ｈ Ｌ Ｉ Ａ 业 Ｅ 术 开 发 Ｅ Ｔ Ｒ Ｒ Ｓ Ｌ Ｅ Ｌ Ｐ Ｎ Ｆ
２１年 ８ ０１ 月
Ａｕｇ２ ．０１１
基于FLUENT的房间内组分的流动特性仿真分析
基于FLUENT的房间内组分的流动特性仿真分析1、设计参数FLUENT已经广泛用于复杂的化工反应工程、流线设计及环境监测等诸多领域，可以用于解决流体的流动特性、相间转换过程、热质耦合传递等复杂问题，可以直接形象地分析在空间和时间域上连续性的物理场，为优化操作条件提供了丰富的理论指导和可靠的依据为了更好地了解内部的传热传质过程，充分研究床层内部的流动特性具有重要意义。
计算流体动力学(CFD)在流体流动和传热传质过程中，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉科学。
ANSYS FLUENT是一种将流体力学，有限元结合的数值求解平台，同时具有图像显示功能。
该平台主要应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值计算和分析研究，以解决各种实际问题。
计算流体力学ANSYS FLUENT与实验法相比有以下几个优点：相对试验过程，可以提供比更加细致、全面的数据；研发费用低，明显缩短产品的研发周期，提高科研工作者工作效率的特点；数值平台仿真分析，可以为试验提供一定的理论参考和指导作用。
本文模拟了房间里的气流和传热，这个房间排风系排烟过程。
几何尺寸，其中长宽高分别为7.8m,4.2m，3.1m，房间壁面厚度为0.2m，壁面材料混凝土（密度2719kg/m3，定压比容1500J/kg.K，热导率200.4W/m.K），具体的布局图。
研究对象:某南方城市的房间模型如下图所示，房间高3.3m，在每个房间上方布置了组分进风口和回风口。
速度为0.6m/s，温度为40.5℃，如图0所示。
2、建立计算模型与划分网格本文主要是分析利用FLUENT进行房间内流动的仿真计算，因此主要分析fluent的过程。
针对网格划分过程简略。
图1 房间内流域模型2.2划分网格图2 数值计算流域的几何模型(1)几何模型的建立通过三维软件建好后，然后保存为step格式，然后导入到ICEM中，如图2所示。
（2）划分流域的面网格单击选中操作工具栏中的网格绘制图标，并在绘制网格mesh界面下单击选中体网格。
运用fluent软件对板式换热器性能的数值分析_刘杨
图6
不同法节的压力场对比图
由图 6 可以看出法节对压力场的影响也是板间触点作用的 结果，当法节增大时，板间触点数目减少，流动阻力减小，压 力梯度变化剧烈，板间压力降较小。但流体流动阻力减小的同 时，触点对流动的扰动也相应减小，传热效果变差。
3. 2 波纹夹角对人字形板式换热器流场、 温度场以 及压力场的影响分析
人字形波纹板片之间的夹角 β 对流体沿板宽的分布、 流 态、传热与流阻等特性的影响很大 。 在相同 Ｒe 和波纹参数下 随着 β 角的增大，传热增强，同时流动阻力也增大。 （ 1 ） 速度场分布
图2
四面体网格图
1. 3
边界条件的处理
本文在进行数值模拟时对边界条件进行如下处理，见图 1 。
图3
流道内部网格图
3
数值计算结果及分析
3. 1 法节对人字形板式换热器流场、 温度场以及压 力场的影响分析
（ 1 ） 速度场分布 如图 4 所示，板片主要参数为： 波深为 h = 4 mm，波纹夹 角为 β = 60° 。
图5
不同法节的温度场对比图
由图 5 可以看出，当波纹间距增大时板片之间起扰动作用 的触点会随之减少，而在人字形波纹板式换热器中，触点是强 化传热的关键手段，因此当触点减小时，传热变的不均匀，换 热效果也随之下降。 但触点的减小也会使流动阻力减小 。 所 以，评价换热器性能时需综合考虑传热效果与流阻性能 。 （ 3 ） 压力场分布
图1
流道边界
（ 1 ） 入口边界条件 采用速度入口条件，设定入口温度为 360 K （ 87 ℃ ） 。 （ 2 ） 出口边界条件 出口边界条件采用压力出口条件 。 Fluent 中当模拟介质流 动出现回流的时候，使用压力边界条件来代替质量出口条件常 常有更好的收敛速度。 （ 3 ） 壁面条件 外部边界 1 ： 采用无滑移速度边界条件 u = 0 ，温度分布服 2 从恒热流分布，q = － 600 W / m 。 外部边界 2 ： 采用无滑移速度边界条件 u = 0 ，温度分布服
运用fluent软件对板式换热器性能的数值分析
关键 词 ：板式换热器；数值模拟 ； 性能分析
中图分 类号 ：Ｔ Ｋ ０ １ ＋ １
文献 标识 码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ １ — ９ ６ ７ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ３— Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｐｌ ａ ｔ ｅ Ｈｅ ａ ｔ Ｅｘ ｃ ｈａ ｎ ｇ ｅ ｒ Ｕｓ ｉ ｎｇ Ｆｌ ｕｅ ｎ ｔ Ｓｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ
Ｌ Ｉ Ｕ
（ Ｓ ｉ ｆ ａ ｎ ｇ Ｌ ｏ ｃ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ｄ Ｒ ｏ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｔ ｏ ｃ ｋ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｃ Ｓ Ｒ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ １ １ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ：Ｔｈ ｅ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｗａ ｓ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎｄ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ— ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐｍｅ ｎ ｔ ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｗａ ｓ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕｓ ｉｅ ｆ ｌ ｄｓ ．Ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｌ ｆ ｕｉ ｄ ｌｏ ｆ ｗ ｓ ｉ ｔ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｎ ｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ：ｐｌ ａ ｔ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ；ｎｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
FLUENT实例5个-fluent仿真模拟实例
FLUENT实例5个-fluent仿真模拟实例前⾔为了使学⽣尽快熟悉计算流体软件FLUENT以及更好的掌握计算流体⼒学的计算模型，本书编制了⼏个简单的模型，包括了组分燃烧、管内流动、换热和房间温度场四个⽅⾯的内容。
其中概括了⼆维和三维的模型，描述详细，可根据步骤建模、划分⽹格和计算以及后处理。
本书不可能⾯⾯具到并进⾏详细讲解，但相信读者通过本书的学习，⼀定能领会其中的技巧。
⽬录前⾔﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍1 燃烧器内甲烷和空⽓的燃烧﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍3 管内层流流动数值计算﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ 38 蒸汽喷射器内的传热模拟﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍52 组分传输与⽓体燃烧算例﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ 75 空调房间温度场的模拟﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍102燃烧器内甲烷和空⽓的燃烧问题描述这个问题在图1中以图解的形式表⽰出来。
此⼏何体包括⼀个简化的向燃烧腔加料的燃料喷嘴，由于⼏何结构对称可以仅做出燃烧室⼏何体的1/4模型。
喷嘴包括两个同⼼管，其直径分别是4个单位和10个单位，燃烧室的边缘与喷嘴下的壁⾯融合在⼀起。
⼀、利⽤GAMBIT建⽴计算模型启动GAMBIT。
第⼀步：选择⼀个解算器选择⽤于进⾏CFD计算的求解器。
操作：Solver -> FLUENT5/6第⼆步：⽣成两个圆柱体1、⽣成⼀个柱体以形成燃烧室操作：GEOMETRY-> VOLUME-> CREATE VOLUME R打开Create Real Cylinder窗⼝，如图2所⽰图1：问题图⽰a)在柱体的Height 中键⼊值1.2。
b)在柱体的Radius 1 中键⼊值0.4。
Radius 2的⽂本键⼊框可留为空⽩，GAMBIT 将默认设定为Radius 1值相等。
c) 选择Positive Z （默认）作为Axis Location 。
d) 点击Apply 按钮。
FLUENT-第六节传热模型
Static Temperature (cell value)
Virtual conduction cells
精品PPT
自然(zìrán)对流 当流体加热后密度变化(biànhuà)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
第六节：传热(chuán rè)模型
精品PPT
概要(gàiyào)
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(móxíng) 报告-输出
精品PPT
能量(néngliàng)方程
能量输运方程:
Unsteady
Conduction
单位质量的能量 E :
Conduction
Species
CHT固体域的导热和流体域的对流(duìliú)换热耦合 在流体/固体交界面使用耦合边界条件
Grid
Velocity Vectors
精品PPT
Temperature Contours Coolant Flow Past Heated Rods
共轭传热(chuán rè)例子
Top wall
(externally cooled)
精品PPT
对固体板划分(huà fēn)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(zhǐyǒu)对内部边界用耦合边界条件
Wall zone (no shadow)
Fluid zone
Wall thermal resistance is calculated using artificial wall thickness and material type. Through-thickness temperature distribution is assumed to be linear.
基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟
通过模拟不同板片材料（如不锈钢、铝合金等）的换热和阻力性能，发现不 锈钢具有较高的导热系数和耐腐蚀性，而铝合金具有较低的密度和成本。因此， 在选择板片材料时，需综合考虑其导热性能、耐腐蚀性、成本等因素。
2、几何尺寸的影响
通过模拟不同几何尺寸（如板片厚度、波纹高度等）的换热和阻力性能，发 现较薄的板片厚度和较高的波纹高度可以增加传热面积和提高传热效率。然而， 过薄的板片厚度可能导致板片强度降低，而过高的波纹高度可能导致流体阻力增 加。因此，在选择几何尺寸时，需综合考虑传热效率和流体阻力等因素。
ห้องสมุดไป่ตู้
四、结论
本次演示通过数值模拟方法对板式换热器板片的换热和阻力性能进行了研究。 结果表明，适当的板片材料和几何尺寸可以显著提高板式换热器的换热效率和阻 力性能。在实际应用中，应根据具体需求选择合适的板片材料和几何尺寸，以提 高板式换热器的性能。
感谢观看
实验设计
为了验证数值模拟结果的可靠性，进行了相应的实验设计。实验装置包括板 式换热器、加热器、冷却器、流量计、温度计和压力计等。实验过程中，保持入 口流速、温度和压力等参数不变，通过测量换热器出口处的温度和压力变化来计 算换热器的传热系数和阻力。同时，为了验证数值模拟的准确性，还对实验数据 进行了比较和分析。
此外，通过对板式换热器的模拟结果进行优化设计，可以有效提高其性能和 适用范围。例如，通过改变板片材料、增加板片厚度、优化板间间距等方式，可 以提高板式换热器的传热系数和可靠性；通过采用不同的湍流模型和壁面函数， 可以进一步优化数值模拟结果。
结论
本次演示基于FLUENT软件对板式换热器进行了三维数值模拟，并通过实验验 证了模拟结果的可靠性。结果表明，FLUENT软件在板式换热器数值模拟中具有较 高的准确性和可靠性，可以为板式换热器的优化设计提供有效的数值支持。同时， 通过对板式换热器的模拟结果进行优化设计，可以有效提高其性能和适用范围。
fluent在复杂传热情况下的参数设置
扩散通量。方程右边前三项分别为导热项，组分扩散项和粘性耗散项。 S h 是包括化学反应
5
热和其它体积热源的源项。其中，
E
=
h−
p
+
u
2 i
2－7
ρ2
对 于 理 想 气 体 ， 焓 定 义 为 ： h = ∑ m j′h j′ ； 对 于 不 可 压 缩 气 体 ， 焓 定 义 为 ： j′
h
=
∑ m j′h j′
triangle 二维网格：
quadrilateral
三维网格：
tetrahedron
hexahedron
pyramid
prism or wedge
图 1－1，FLUENT 的基本控制体形状 用 FLUENT 程序求解问题的步骤
1， 确定几何形状，生成计算网格（用 GAMBIT，也可以读入其它指定程序生成的网格） 2， 选择 2D 或 3D 来模拟计算 3， 输入网格 4， 检查网格 5， 选择解法器 6， 选择求解的方程：层流或湍流（或无粘流），化学组分或化学反应，传热模型等。确定
FLUENT 命令的一般形式为： FLUENT [version] [-help] [options]
FLUENT 求解方法的选择
1， 非耦合求解 2， 耦合隐式求解 3， 耦合显式求解 非耦合求解方法主要用于不可压缩或压缩性不强的流体流动。耦合求解则可以用在高速 可压缩流动。FLUENT 默认设置是非耦合求解，但对于高速可压流动，有强的体积力（浮 力或离心力）的流动，求解问题时网格要比较密，建议采用耦合隐式求解方法，可以耦合求 解能量和动量方程，能比较快地得到收敛解。缺点是需要的内存比较大（是非耦合求解迭代 时间的 1.5-2 倍）。如果必须要耦合求解，但是你的机器内存不够，这时候可以考虑用耦合 显式解法器求解问题。该解法器也耦合了动量，能量及组分方程，但内存却比隐式求解方法 小。缺点是收敛时间比较长。 这里需要指出的是非耦合求解的一些模型在耦合求解解法器里并不都有。耦合解法器没 有的模型包括：多相流模型，混合分数/PDF 燃烧模型，预混燃烧模型，污染物生成模型， 相变模型，Rosseland 辐射模型，确定质量流率的周期性流动模型及周期性换热模型等。
fluent在复杂传热情况下的参数设置
FLUENT 简介
FLUENT 是用于计算复杂几何条件下流动和传热问题的程序。它提供的无结构网格生 成程序，把计算相对复杂的几何结构问题变得容易和轻松。可以生成的网格包括二维的三角 形和四边形网格；三维的四面体、六面体及混合网格。并且，可以根据计算结果调整网格。 这种网格的自适应能力对于精确求解有较大梯度的流场如自由剪切流和边界层问题有很实 际的作用。同时，网格自适应和调整只是在需要加密的流动区域里实施，而非整个流动场， 因此可以节约计算时间。
Fluent 求解焓方程时，组分扩散项都已经包括。用 segregated solver 求解，如果想不考 虑该项，可以在组分模型面板（Species Model Panel）中关闭能量扩散项。如果采用了非绝 热的 PDF 燃烧模型，方程中并不明确出现该项，应为导热和组分扩散项合并为一项了。当 用 coupled solver 求解时，能量方程总会考虑该项。
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第二章，基本物理模型
无论是可压、还是不可压流动，无论是层流还是湍流问题，FLUENT 都具有很强的模 拟能力。FLUENT 提供了很多数学模型用以模拟复杂几何结构下的输运现象（如传热与化 学反应）。该软件能解决比较广泛的工程实际问题，包括处理设备内部过程中的层流非牛顿 流体流动，透平机械和汽车发动机过程中的湍流传热过程，锅炉炉里的粉煤燃烧过程，还有 可压射流、外流气体动力学和固体火箭中的可压反应流动等。
ANSYS Fluent 在热分析中的使用介绍
ANSYS Fluent 在热分析中的使用介绍ANSYS Fluent 在热分析中的用法介绍湃睿科技1. 基本概念：热能的传递有三种基本的方式：热传导，热对流，热辐射1.1 热传导物体各部分之间不发生相对位移时，依赖分子、原子及自由等微观粒子的热运动而产生的热能传递称为热传导。
导热的基本定率被总结为傅立叶定率：其中，Φ为热流量，单位为 W，λ为导热系数，单位为W/(m·K），Α为面积，Τ为温度。
普通而言，气体的导热系数值约在0.006~0.6 之间，其值随着温度的上升而增大。
液体的导热系数约在0.07~0.7 之间，除了水和某些水溶液及甘油外，绝大多数液体的导热系数会随着温度的上升而减小。
1.2 热对流因为流体的宏观运动而引起民的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体互相掺混所导致的热量传递过程称为热对流。
需要解释的是热对流只能发生在流体当中，而且因为流体中的分子同时在举行着不规章的热运动，因而热对流必定陪同着热传导。
工程中感爱好的是流体流对一个物体表面时流体与物体表面之间的热量传递过程，我们称之为对流传热，以区分于普通意义上的热对流。
事实上，我们平常所说的热对流也指这种状况。
按照引起流淌的缘由来划分，对流传热可以区别为自然对流和强制对流两大类。
对流传热的基本计算公式为牛顿冷却公式：其中，为表面传热系数，也被称为对流换热系数，单位为 W/(㎡·K）。
1.3 热辐射物体因为热的缘由而发出辐射能的现象我们称之为热辐射。
理论上讲，只要物体的温度高于肯定零度（0 K），物体就会不断的把热能变为辐射能，向外发出热辐射。
热辐射的基本计算公式为斯忒藩-玻耳兹曼定律，又称为四次方定律：其中，为物体的放射率，也称为黑度，其值总小于1，为斯忒藩-玻耳兹曼常量，它是个自然常数，其值为5.67e-08W/(㎡·K4）， T为热力学温度，单位 K。
以上为三种基本传热方式的介绍，在实际问题中，这些方式往往不是单独浮现的，很可能是多种传热方式的组合形式。
Fluent介绍及数值模型
– 对有大的压力梯度、强分离流、强旋流和大曲率流动，模拟精 度不够。
– 难以准备模拟出射流的传播 – 对有大的应变区域（如近分离点），模拟的k 偏大
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RKE/RNG模型
Realizable k–ε (RKE) 模型
– 耗散率 (ε) 方程由旋涡脉动的均方差导出，这是和SKE的根本 不同
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湍流模型选用原则
既要考虑模型的准确度，也要考虑计算工作量、收敛性 等性能。
根据计算目标来选用湍流模型，仔细查阅各模型适用条 件和精度，并根据经验、实验数据等进行选用。
模型越高级，理论上准确度越高，但是计算代价越大， 同时收敛性能可能会变差。
常用策略：首先用较简单的湍流模型（如SKE）获取初 场，然后切换至更高级模型以获取最终解。
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Fluent软件构成
FLUENT应该包括以下几个部分： FLUENT解法器 GAMBIT，网格生成 ICEM，网格生成 prePDF，用于模拟PDF燃烧过程
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Fluent软件构成
GAMBIT 设置几何形状 生成2D或3D网格
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2.2 Fluent介绍及数值模型
张光学 博士、副教授
Tel: 135-7546-4222 zhangguangxue@
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Fluent介绍
FLUENT软件是目前市场上最流行的CFD软件，它在美国 的市场占有率达到60%，在中国也是得到最广泛使用的 CFD软件。
传热学中几种常用软件及数值解法的介绍
采用的数值解法
有限体积法(FiniteＶolumｅ Ｍethod）
程序的结构
ＦLUEＮT程序软件包由以下几个部分组成:
（1)GAMBＩT——用于建立几何结构和网格的生成。
(2)ＦＬＵＥNT——用于进行流动模拟计算的求解器。
(3)pｒePDＦ——用于模拟ＰDF燃烧过程。
（4)TGrid——用于从现有的边界网格生成体网格。
传热学中几种常用软件及数值解法的介绍
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传热学中几种常用软件及数值解法的介绍
一、常用软件介绍:
１、ＦLUEＮT
软件简介
FLＵENT软件是美国FＬUEＮT公司开发的通用CＦＤ流场计算分析软件,囊括了FlｕeｎｔDynamicＩnteｒｎａtionａl、比利时Pｏlyflow和FlｕentＤｙnamiｃ Ｉnternationａl(FDI)的全部技术力量(前者是公认的粘弹性和聚合物流动模拟方面占领先地位的公司，而后者是基于有限元方法CFD软件方面领先的公司）。
（7)辐射换热。
（８)惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟。
（9）用Laｇｒａngｉａn轨道模型模拟稀疏相(颗粒,水滴,气泡等)。
(10)一维风扇、热交换器性能计算。