ansys-FLUENT06传热模型
fluent传热模拟
译文说明●本文依据FLUENT6。
0的HELP文件翻译而成。
事先并未征得原文版权所有者FLUENT公司或其在中国代理人海基公司的同意。
●本文的写作目的仅在于为在教育与科研领域从事研究工作的人员提供参考与帮助,无意于将其用于商业目的。
●对本文在教育与科研领域的转移、存储、复制，本文作者不提供基于任何商业目的或有损于原文版权所有者的利益、形象等权益的帮助或便利。
●对出于研究与教学目的人员或机构，中文翻译者愿意并尽其可能的提供帮助、商议或回应其它形式的要求.●一旦原文(英文）版权所有者对中文译文的发布提出异议并明确通知译文作者,同时援引有效、适用的法律、法规条款，译文作者愿意立刻终止其为本文的发布、传播而所做出的一切形式努力。
注:本文以ADOBE公司的PDF格式发布。
如需要相应中文WORD格式文档，请发邮件到west_wing@sohu。
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。
最新ANSYS-Workbench-Fluent流固耦合传热及热结构分析ppt课件
• “它们所带给人类社会的恐惧，早已超越了人类认 知的界限和人类对科学成果的接纳空间”。
一、研究概况
• “嵌合体”是在生物界非常普遍的自然现象。 • 孪生子在同一个子宫中发育时会发生细胞交流，大多
(4)生产移植器官 人兔胚胎嵌合体：将来发育成某种特定器官，如能克 服免疫排斥反应，有望用于器官移植。
四、嵌合体研究存在的问题
1、嵌合体组织器宫的特异抗原性
在种内动物嵌合体制备过程中发现，不管是两种胚胎， 还是多种胚胎制成的嵌合胚胎，细胞间均能协调的 生长发育，不发生免疫排斥现象。但是，无论是进 行供体-供体、供体-受体动物间，还是进行嵌合体供体、嵌合体-受体动物间的组织或器官移植，均会 发生强烈的免疫排斥反应。
三、应用前景
(2)研究性分化机理
利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞 及其规律。
(3)孤雌生殖
• 利用嵌合体技术，己获得了孤雌生殖小鼠。 • 铃木达行等（1998）通过聚合从日本红牛获取的卵
母细胞的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母 细胞进行IVF的胚胎，获得2死1活3头嵌合体犊牛。
三、应用前景
三、应用前景
3.在动物生产中的应用
(1)人工制造有特殊经济价值的个体 对水貂、狐狸、绒鼠等毛皮动物，利用胚胎嵌合体技 术可以获得用交配或杂交法不能获得的毛皮花色类 型。
(2)种间移植 用于分析胎儿与母体的相互关系，如将斑马的受精卵， 移植到马体内生产斑马（拯救珍稀濒危动物）。
三、应用前景
(3)可作为外源基因的导入方法 把外源目的基因先导入干细胞，再通过胚胎干细胞介 导法将目的基因转入胚胎，这是转基因动物生产中基 因导入的一种重要手段。
fluent热流耦合传热问题逻辑
fluent热流耦合传热问题逻辑Fluent热流耦合传热问题逻辑一、引言Fluent是ANSYS公司开发的一款流体力学模拟软件，它可以模拟各种流体现象，如气体、液体、多相流等。
在工程应用中，很多问题不仅涉及到流体的运动，还涉及到热传递。
因此，在Fluent中进行热流耦合传热问题的模拟非常重要。
二、Fluent中的传热模型Fluent中有多种传热模型可供选择，包括导热方程、对流换热方程、辐射传热方程等。
其中，对于大多数工程应用来说，最常用的是对流换热方程和辐射传热方程。
1. 对流换热方程对于液态和气态物质的传热过程，通常采用对流换热方程进行建模。
在这种情况下，通过求解连续性方程和动量方程得到速度场分布，并将其代入能量方程中求解温度场分布。
2. 辐射传热方程当物体表面温度高于周围环境时，其会向周围环境辐射能量。
这种能量的传递过程可以通过辐射传热方程进行建模。
在这种情况下，需要考虑物体表面的辐射能量和周围环境的吸收和散射能力。
三、Fluent中的热流耦合模型在很多工程应用中，流体运动和热传递是相互耦合的。
在Fluent中，可以采用不同的方法来处理这种耦合关系。
1. 基于壁面温度的热流耦合模型在这种模型中，假设壁面温度已知，并将其作为边界条件输入到Fluent中。
然后，在求解连续性方程、动量方程和能量方程时，使用壁面温度来计算传热通量。
2. 基于壁面热通量的热流耦合模型在这种模型中，假设壁面热通量已知，并将其作为边界条件输入到Fluent中。
然后，在求解连续性方程、动量方程和能量方程时，使用壁面热通量来计算温度场分布。
3. 基于相互耦合求解器的热流耦合模型在这种模型中，采用相互耦合求解器对流体运动和热传递进行同时求解。
这种方法可以更准确地模拟流体运动和热传递之间的相互作用。
四、Fluent中的热辐射模型在一些情况下，物体表面的温度非常高，其向周围环境辐射出的能量占据了主导地位。
在这种情况下，需要使用Fluent中的热辐射模型来进行建模。
FLUENT-第六节传热模型
k1
k2
Thermal boundary conditions are supplied on the inner surfaces of
uncoupled wall/shadow pairs
Fluid or solid cells
离散坐标模型
在有限的离散立体角度σs上求解辐射输运方程 :
Board (solid zone)
Elect. Component (solid zone) 2 Watts source
Top View (image mirrored about symmetry plane)
Convection Boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp.
Grid
Velocity Vectors
Temperature Contours
Coolant Flow Past Heated Rods
共轭传热例子
Top wall (externally cooled) h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K
Air inlet V = 0.5 m/s T = 298 K
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. – 不能和有化学反应的组分输运方程同时使用.
密度值 ρ0. • 设置热膨胀系数 β.
– 使用温度变化模型 (ideal gas, AungierRedlich-Kwong, polynomial):
fluent传热系数
fluent传热系数
FLUENT是一种流体力学仿真软件，用于模拟和分析流体和传热问题。
传热系数是其中一个重要的参数，用于描述热量传递的速率。
在FLUENT中，可以通过以下方式获取传热系数：
1.壁面热通量（Wall Heat Flux）：可以通过FLUENT中的壁面
条件设置检查壁面的热通量。
传热系数可以从壁面热通量
中计算得到。
2.热通量梯度（Heat Flux Gradient）：传热系数可以通过壁面
的热通量梯度在表面上的变化率来计算。
FLUENT提供了
在监控面板或者通过后处理工具进行结果分析时，查看壁
面上的热通量梯度。
3.对流传热模型（Convective Heat Transfer Model）：FLUENT
提供了多种对流传热模型，如湍流模型和辐射传热模型等。
这些模型通常包含了与传热系数相关的物理参数，并提供
相关的计算值。
在FLUENT中，用户可以根据具体的模拟和分析需求选择适当的方式来获得传热系数。
这些方法可以用于计算不同壁面的传热系数，或者在不同条件下计算传热系数的变化。
需要注意的是，在设置和解决传热问题时，应该根据具体情况选择合适的模型和边界条件。
此外，在获取传热系数时，还需要对结果进行验证和合理性检查，以确保计算得到的传热系数是可靠和准确的。
FLUENT传热模拟参考资料整理
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。
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。
fluent heat exchange热交换模型介绍
fluent heat exchange热交换模型介绍
"Fluent" 是一种计算流体力学（CFD）软件，而"heat exchange" 则指的是热交换，即在流体中传递热量的过程。
在Fluent 中，可以使用不同的模型和方法来模拟和分析流体中的热交换过程。
热交换模型在Fluent 中涉及到流体流动、传热和传质等多个方面。
以下是一些常见的Fluent 中用于热交换模拟的模型和方法：
1.传热模型：Fluent 提供了多种传热模型，包括传导、对流和辐射传热。
用户可以选择
适当的传热模型，根据系统的特点来模拟热量的传递。
2.壁面热通量：可以在Fluent 中设置不同表面的壁面热通量，以模拟具体区域的热交
换情况。
这对于热交换器、散热器等设备的仿真很重要。
3.热源和热汇：用户可以设置热源和热汇，模拟系统中的加热或散热过程。
这对于热交
换系统的设计和优化非常有用。
4.多相流和相变：在一些热交换系统中，可能涉及到多相流动和相变过程，如蒸发、冷
凝等。
Fluent 支持多相流和相变模型，以更全面地模拟系统中的热交换。
5.换热器模块：Fluent 中有专门的换热器模块，用于更方便地建模和分析换热器的性能，
包括壁面传热系数、温度分布等。
使用Fluent 进行热交换模拟需要用户详细了解系统的几何形状、边界条件、材料属性等信息，并选择合适的模型和参数。
通过模拟，用户可以获得系统内部的流动、温度场等信息，帮助设计和优化热交换设备。
fluent传热模拟
译文说明●本文依据FLUENT6.0的HELP文件翻译而成。
事先并未征得原文版权所有者FLUENT公司或其在中国代理人海基公司的同意。
●本文的写作目的仅在于为在教育与科研领域从事研究工作的人员提供参考与帮助，无意于将其用于商业目的。
●对本文在教育与科研领域的转移、存储、复制，本文作者不提供基于任何商业目的或有损于原文版权所有者的利益、形象等权益的帮助或便利。
●对出于研究与教学目的人员或机构，中文翻译者愿意并尽其可能的提供帮助、商议或回应其它形式的要求。
●一旦原文（英文）版权所有者对中文译文的发布提出异议并明确通知译文作者，同时援引有效、适用的法律、法规条款，译文作者愿意立刻终止其为本文的发布、传播而所做出的一切形式努力。
注：本文以ADOBE公司的PDF格式发布。
如需要相应中文WORD格式文档，请发邮件到west_wing@.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o11.3.2 Choosing a Radiation Model选择辐射模型o11.3.3 The Discrete Transfer Radiation Model (DTRM)离散传播辐射模型o11.3.4 The P-1 Radiation Model P-1辐射模型o11.3.5 The Rosseland Radiation Model Rosseland辐射模型o11.3.6 The Discrete Ordinates (DO) Radiation Model离散坐标辐射模型o11.3.7 The Surface-to-Surface (S2S) Radiation Model多表面辐射传热模型o11.3.8 Radiation in Combusting Flows燃烧过程的辐射o11.3.9 Overview of Using the Radiation Models辐射模型使用概览o11.3.10 Selecting the Radiation Model辐射模型的选择o11.3.11 Defining the Ray Tracing for the DTRM离散传播模型的跟踪射线的定义o11.3.12 Computing or Reading the V iew Factors for the S2S Model表面辐射模型中角系数的计算与数据读取o11.3.13 Defining the Angular Discretization for the DO Model DO辐射模型离散角的定义o11.3.14 Defining Non-Gray Radiation for the DO Model离散坐标辐射模型中的非灰体辐射o11.3.15 Defining Material Properties for Radiation有关辐射性能的材料属性定义o11.3.16 Setting Radiation Boundary Conditions辐射边界条件设定o11.3.17 Setting Solution Parameters for Radiation辐射计算参数的设定o11.3.18 Solving the Problem问题求解过程o11.3.19 Reporting and Displaying Radiation Quantities辐射变量的和输出与显示o11.3.20 Displaying Rays and Clusters for the DTRM DTRM表面束和射线显示∙11.4 Periodic Heat Transfer周期性传热问题o11.4.1 Overview and Limitations概述与适用范围o11.4.2 Theory理论o11.4.3 Modeling Periodic Heat Transfer周期性传热问题的模拟o11.4.4 Solution Strategies for Periodic Heat Transfer周期性传热问题求解策略o11.4.5 Monitoring Convergence监视收敛o11.4.6 Postprocessing for Periodic Heat Transfer周期性传热问题的后处理11.5 Buoyancy-Driven Flows浮力驱动流动o11.5.1 Theory理论o11.5.2 Modeling Natural Convection in a Closed Domain封闭区域内自然对流的模拟o11.5.3 The Boussinesq Model Boussinesq模型o11.5.4 User Inputs for Buoyancy-Driven Flows浮力驱动流动的用户输入o11.5.5 Solution Strategies for Buoyancy-Driven Flows浮力驱动流动的求解策略o11.5.6 Postprocessing for Buoyancy-Driven Flows浮力驱动流动的后处理11.1FLUENT中的传热模型概述占据一定体积的物质所据有的热能从一处转移到另一处，这种现象称为传热。
FLUENT-传热模型PPT学习课件
其中
14
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. – 不能和有化学反应的组分输运方程同时使用.
密度值 ρ0. • 设置热膨胀系数 β.
7
问题设置-热源
在固体域加入热源模拟电子部件的生成热
8
温度分布
Temp. (ºF) 426 410 394 378 362 346 330 314 298
Flow direction
Flow direction
Air (fluid zone)
Front View
Convection boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp
9
替代的模拟策略
可替代的策略为模拟壁面为一有厚度面 (Thin Wall model). 这时，不需对固体域划分网格
10
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
第六节：件 共轭传热 薄壁和双面壁 自然对流 辐射模型 报告-输出
2
能量方程
能量输运方程:
Unsteady
Conduction
– 单位质量的能量 E :
Conduction
Species Diffusion
最新ANSYS-Workbench-Fluent流固耦合传热及热结构分析ppt课件
一、研究概况
• 不同的物种也可以形成嵌合体。 • 例如把两个来自异种动物的胚胎嵌合成一个胚胎，就可
以培育出异种嵌合体动物，像绵羊-山羊嵌合体、马-斑 马嵌合体等都已培育成功。 • 许多心脏病患者移植了猪或牛的瓣膜，也是异种嵌合体。 • 重组DNA技术、转基因技术事实上也都是在制造分子层 次上的嵌合体。
四、嵌合体研究存在的问题
因此，嵌合组织并没有因为成为嵌合体的一部分而 改变免疫特性，而是在发育过程中，各自细胞的 免疫抗原性表达可能被“掩盖”，因而嵌合体中 不同基因型组织之间或细胞之间并不发生排斥现 象。而一旦离开嵌合体，其特异抗原性又表现出 来。这为将来利用嵌合体生产人用器官造成了很 大障碍
四、嵌合体研究存在的问题
三、应用前景
(2)研究性分化机理
利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞 及其规律。
(3)孤雌生殖
• 利用嵌合体技术，己获得了孤雌生殖小鼠。 • 铃木达行等（1998）通过聚合从日本红牛获取的卵
母细胞的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母 细胞进行IVF的胚胎，获得2死1活3头嵌合体犊牛。
三、应用前景
• 嵌合在生物学上是指同一个体中，基因型相 异的细胞或组织混合存在的状态。
一、研究概况
• 嵌合体动物：现代的胚胎工程技术中，也有一种叫 胚胎嵌合的技术。它是将２个胚胎细胞（同种或异 种动物胚胎）合并，共同发育成１个胚胎，即“嵌 合胚胎”，然后将这个胚胎移植给受体，让其妊娠 产仔。如果产下来的幼仔具有以上２种动物胚胎的 细胞，则称其为“嵌合体动物”。
裸胚聚合：
移入胚胎联结液小滴（植物凝集素A，PHA，起粘合 作用）中，培养10-20min，将融合胚轻轻移入 20% PBS中洗涤两次，继续培养5h-10h后，移植 入同期发情的受体输卵管或子宫角中。
【ANSYS Fluent培训】9-传热问题分析
4、共轭传热
• 在固体域加入热源模拟电子部件的生成热
5、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
5、自然对流
• 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
6、实例
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
2、能量方程
• 能量输运方程:
Unsteady
Conduction
• 单位质量的能量 E :
Conduction
Species Diffusion
Viscous Enthalpy Dissipation Source/Sink
• 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:
• 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
4、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
Gபைடு நூலகம்id
Velocity Vectors
Temperature Contours
Coolant Flow Past Heated Rods
• 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. • 不能和有化学反应的组分输运方程同时使用. • 封闭空间的自然对流问题 • 对稳态问题，必须使用 Boussinesq 模型. • 非稳态问题，可以使用 Boussinesq 模型或者理想气体模型
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辐射传热模型理论以及相关设置[精品文档]
![Fluent辐射传热模型理论以及相关设置[精品文档]](https://img.taocdn.com/s3/m/31a319b384868762cbaed510.png)
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置目录1概述 (2)2基础理论 (2)2.1专业术语解释： (2)2.2FLUENT辐射模型介绍： (3)2.3辐射模型适用范围总结 (4)3Fluent实际案例操作 (5)3.1Case1-测试external emissivity 使用DO模型计算-2D模型 (5)3.2Case2-测试internal emissivity-使用DO模型计算-2D模型 (6)3.3仿真结论 (9)1概述在传热的仿真中，有时候会不可避免的涉及到辐射传热，而我们对Fluent中辐射模型的了解甚少，很难得到可靠的计算结果。
因此，一直以来，Fluent中的带辐射的传热仿真是我们的一个难点，本专题重点来学习辐射模型的理论，让我们对辐射计算模型有一个深入的了解，以帮助我们攻克这个仿真难点。
2基础理论2.1专业术语解释：在Fluent中开启辐射模型时，流体介质以及固体壁面会出现一些专业的参数需要用户来设置。
在Fluent help中介绍辐射模型时会经常提到一些专业术语。
对这些专业参数以及术语，我们来一一解释：1、Optical thickness（光学深度，无量纲量）：介质层不透明性的量度。
即介质吸收辐射的能力的量度，等于入射辐射强度与出射辐射强度之比。
设入射到吸收物质层的入射辐射强度为I ，透射的辐射强度为e，则T = I/e，其中T为光学深度。
按照此定义，那介质完全透明，对辐射不吸收、也不散射，透射的辐射强度e=入射辐射强度I，即光学深度为T=1，介质不参与辐射。
—摘自百度百科而FLUENT中T=αL，其中L为介质的特征长度，α为辐射削弱系数（可理解为介质因吸收和散射引起的光强削弱系数）。
如果T=0，说明介质不参与辐射，和百度百科中的定义有出入。
但是所表达的意思是接近的，一个是前后辐射量的比值；一个是变化量和入射辐射量的比值（根据Fluent help里的解释，经过介质的辐射损失量=I*T，个人理解，按照此定义，T不可能大于1啊，矛盾。
fluent计算电流发热
使用Fluent软件进行电流发热计算的实践与解析引言ANSYS Fluent作为一款功能强大的流体流动、传热和化学反应模拟软件，其在电气工程领域中的应用也日益广泛。
其中，对电流通过导体时产生热量的现象进行精确模拟，对于优化电子设备设计、预防过热失效等问题具有重要意义。
本文将详细介绍如何利用Fluent进行电流发热计算。
电流发热的基本原理电流通过导体时，由于电阻的存在会产生焦耳热，其热功率P可由公式P=I²R 表示，其中I为电流，R为电阻。
而这种热量的产生会引起温度变化，进而影响材料性能和周围环境的热状况。
Fluent模拟电流发热的过程在Fluent中模拟电流发热问题，主要涉及到电热耦合场的计算。
具体步骤如下：1. 模型建立：首先构建包含导体及周边环境的三维几何模型，并定义合适的边界条件，如电流入口、电压边界或电流密度分布等。
2. 物理模型设置：选择“电磁”模块下的“电热耦合”模型，该模型能够同时求解电磁场和温度场，从而考虑电流产生的热量及其对温度的影响。
3. 材料属性设置：根据实际导体材料设置其电导率、热导率以及比热容等参数，这些参数直接影响到电流发热和热传导效果。
4. 网格划分与求解设置：精细合理的网格划分是保证模拟精度的关键，设定适当的迭代步长和收敛标准，启动求解器进行求解。
5. 结果分析：通过后处理模块查看和分析电流密度分布、温度分布等结果，评估和预测电流发热效应。
案例分析以某电路板的电流发热为例，通过Fluent模拟可以直观展示电流密度与温度在空间上的分布情况，量化各部分的温升程度，进一步指导电路板的散热设计和材料选择，有效防止因局部过热导致的器件性能下降或寿命缩短。
结论借助ANSYS Fluent强大的计算能力，我们能够深入理解并准确预测电流发热现象，这对于各类电子设备的设计优化以及安全运行至关重要。
未来，随着仿真技术的不断进步，Fluent在电流发热领域的应用将更加深入和广泛。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
– 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.
– 不能和有化学反应的组分输运方程同时使用.
– 局部热源
• 适合用DTRM/DOM 带足够数量的射线/坐标计算
A Pera Global Company © PERA China
附录
A Pera Global Company © PERA China
太阳辐射模型
太阳辐射模型 – 太阳辐射能量的射线追踪算法， 和其他辐射模型兼容 – 允许并行计算（但射线追踪算法 不能并行） – 仅适用3D 特点 – 太阳方向向量 – 太阳强度（方向，散射） – 使用理论最大或气象条件计算方 向和方向强度 – 瞬态情况
FLUENT中有五个辐射模型 – 离散坐标模型 (DOM) – 离散传输辐射模型 (DTRM) – P1 模型 – Rosseland 模型l – Surface-to-Surface (S2S)
A Pera Global Company © PERA China
选择辐射模型
指南：
– 计算代价
A Pera Global Company © PERA China
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
A Pera Global Company © PERA China
自然对流 –Boussinesq 模型
Exterior wall (user-specified thickness) Outer surface (calculated) Inner surface (thermal boundary condition specified here)
q1 or T1 q2 or T2
Interior wall (user-specified thickness)
A Pera Global Company © PERA China
辐射
当和对流及导热换热相比， 量级相当时，应该考虑辐射效应 – σ ， Stefan-Boltzmann常数, 5.67×10-8 W/(m2· K4) 要考虑辐射，需求解辐射强度输运方程RTEs – 当地流体对辐射能的吸收，以及边界对辐射的吸收，把RTEs 和能量方程耦合起 来 – 这些方程常常和流动方程分离求解，然而，他们也可以和流动耦合 辐射强度, I(r,s),和方向及空间是相关的
Symmetry Planes
Air outlet
Top wall (externally cooled) h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K
Electronic Component (one half is modeled) k = 1.0 W/m∙K Heat generation rate of 2 watts (each component)
Top View (image mirrored about symmetry plane)
A Pera Global Company © PERA China
替代的模拟策略
可替代的策略为模拟壁面为一有厚度面 (Thin Wall model). 这时，不需对固体域划分网格
A Pera Global Company © PERA China
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
Grid
Velocity Vectors
Temperature Contours
Coolant Flow Past Heated Rods
A Pera Global Company © PERA China
共轭传热例子
Interior wall shadow (user-specified thickness)
Fluid or solid cells
x
Fluid or solid cells
k1
k2
Fluid or solid cells
Wall temperature (outer surface)
Wall temperature (inner surface)
A Pera Global Company © PERA China
薄壁和两侧壁面
薄壁方法中，壁面厚度不需划分网格
在两个区域之间模拟薄层的材料
求解器施加热阻 x/k 边界条件施加在外层面上
• 缺省的压力基求解器不包括. • 密度基求解器一般包括.
– 当 Brinkman 数接近或超过1 时重要
A Pera Global Company © PERA China
能量方程源项 – 组分扩散
多组分流中因为组分扩散引 起的能量源项：
– 包括了由于组分扩散引起的 焓输运效应
– 密度基求解器总包含
• P1 计算代价小，有合理的精度
– 精度
• DTRM 和 DOM 最精确.
– 光学厚度
• DTRM/DOM 适合光学厚度小的模型 (αL << 1) • P1 适合光学厚度大的模型. • S2S 适合零厚度模型
– 散射
• 只有 P1 和 DO能考虑散射
– 颗粒辐射
• P1 和 DOM 能考虑气体和颗粒间的辐射换热
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
Wall zone (with shadow) Fluid zone
Solid zone
Wall thermal resistance directly accounted for in the Energy equation; Through-thickness temperature distribution is calculated. Bidirectional heat conduction is calculated.
Air inlet V = 0.5 m/s T = 298 K
Circuit board (externally cooled) k = 0.1 W/m∙K h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K
A Pera Global Company © PERA China
问题设置-热源
在固体域加入热源模拟电子部件的生成热
ANSYS FLUENT 培训教材 第六节：传热模型
安世亚太科技（北京）有限公司
A Pera Global Company © PERA China
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
A Pera Global Company © PERA China
– 在压力基求解器中可以不显 示此项
A Pera Global Company © PERA China
能量方程 – 源项
化学反应流中由于化学反应引起的能量源项
– 所有组分的生成焓
– 所有组分的体积生成率
由于辐射引起的能量源项 相间能量源项:
– 包括连续相和离散相间的传热
– DPM, 喷雾, 颗粒…
封闭空间的自然对流问题
– 对稳态问题，必须使用 Boussinesq 模型. – 非稳态问题，可以使用 Boussinesq 模型或者理想气体模型
A Pera Global Company © PERA China
自然对流的用户输入
在操作条件面板中定义重力加 速度 定义密度模型 – Boussinesq 模型
378
362 346 330 314 298
Flow direction Board (solid zone) Elect. Component (solid zone) 2 Watts source Convection Boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp.
A Pera Global Compan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
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. Conduction is only calculated in the wall-normal direction unless Shell Conduction is enabled.
A Pera Global Company © PERA China
薄壁中的温度分布
薄壁模型应用于法向导热，不生成实际的单元 壁面热边界条件应用于外层
Static temperature (cell value) Thin wall (no mesh) Thermal boundary condition on wall
– define/models/energy?
A Pera Global Company © PERA China
固体域的能量方程
能计算固体域的导热