计算传热学与计算流体力学的理想选择
传热学工程热力学流体力学参考文献
传热学工程热力学流体力学参考文献传热学工程热力学流体力学参考文献引言：传热学工程热力学流体力学是一门重要的学科，它涉及到热量的传递、热力学的变化和流体的运动。
在工程领域，传热学工程热力学流体力学的研究对于制造业的发展和技术的创新起着关键作用。
本文将介绍一些与此领域相关的重要参考文献，希望能够为读者提供一个全面、深度和广度兼具的了解。
一、传热学参考文献1. 祝九胜、毛国礼、朱耀中编著的《传热学》这本教材是传热学领域的经典之作，涵盖了传热学的基本理论、传热过程和传热设备等内容。
书中详细介绍了传热的基本原理、传热模型和传热计算方法等，并结合实例进行了阐述。
这本书不仅对于传热学的学生和研究人员具有重要参考价值，也对于工程师有一定的实践指导意义。
2. 凌宇和王勇等合著的《传热学实验技术与设备》这本书是传热学实验技术与设备领域的重要参考书籍，涵盖了传热学实验的各个方面，包括传热实验装置和传热实验方法等。
书中详细介绍了传热实验的原理和方法，并给出了一些实际案例进行分析和讨论。
这本书对于进行传热实验的研究人员和工程师非常有用，可以帮助他们更好地进行传热实验的设计和实施。
二、工程热力学参考文献1. 吴健雄著的《热力学与工程热力学》这本书是工程热力学领域的经典教材，介绍了热力学的基本原理、热力学方程和热力学循环等内容。
书中详细介绍了热力学的基本概念和定律，并结合实际工程应用进行了实例分析。
这本书对于工程热力学的学生和研究人员来说是一本非常重要的参考书，可以帮助他们更好地理解和应用热力学的知识。
2. 徐吉康主编的《热力学各论》这本书对于工程热力学各个方面都进行了详细的介绍，包括热力学基础、热力学过程和热力学循环等内容。
书中详细阐述了热力学的基本理论和方法，并给出了一些实际工程案例进行分析和讨论。
这本书可以帮助读者全面了解和掌握工程热力学的知识，对于工程师和研究人员来说非常有用。
三、流体力学参考文献1. 陈建兵、李非等合著的《流体力学》这本书是流体力学领域的经典教材，涵盖了流体力学的基本概念、流体的运动和流体的力学性质等内容。
PHOENICS风模拟软件中文简介
PHOENICS的专用模块 PHOENICS的专用模块
PHOENICS还有一些专用模块,它们针对性强， 对所模拟的现象有很强的模拟能力. 例如: FLAIR 用于暖通建筑行业； HOTBOX用于电子元件散热； COFFUS用于工业锅炉煤燃烧； EXPLOIT用于爆炸燃烧
PHOENICS的优缺点( PHOENICS的优缺点(一)
PHOENICS中的边界条件(源项)
PHOENICS默认(不设任何边界条件)： 所有边界对流体不产生流入（出）、 无摩擦、绝热，表现出对称面或轴的特 征；phoenics设置边界条件以源项的形 式加入。
PHOENICS中的边界条件(源项)
传统源项，如压力梯度、粘性发热等已 经在phoenics中内置，term命令控制； 有限容积法离散方程，源项线性表达为： Sbc=TC(V-Φ) T是几何因子,如面积 对每个单元有：
RHO1, ENUL
PHOENICS软件求解的方程：
其离散式为： aPΦP=aNΦN + aSΦS + aEΦE + aWΦW + aHΦH + aLΦL + aTΦT + sources 其中: aP = aN + aS + aE + aW + aH + aL + aT（by continuity)
PHOENICS软件求解方法
1. Point by point：
aPφPnew = aNφNold + aSφSold + aEφEold + aWφWold + aHφHold + aLφLold + aTφT + sources 收敛迟缓，适用于各变量强烈偶合
PHOENICS讲稿
PHOENICS的专用模块
PHOENICS还有一些专用模块 它们针对性强， 还有一些专用模块,它们针对性强 还有一些专用模块 它们针对性强， 对所模拟的现象有很强的模拟能力. 对所模拟的现象有很强的模拟能力 例如: 例如: FLAIR 用于暖通建筑行业； 用于暖通建筑行业； HOTBOX用于电子元件散热； 用于电子元件散热； 用于电子元件散热 COFFUS用于工业锅炉煤燃烧； 用于工业锅炉煤燃烧； 用于工业锅炉煤燃烧 EXPLOIT用于爆炸燃烧 用于爆炸燃烧
介质： 介质：空气 进风： ℃ 速度： 进风：20℃，速度：x-0.05m/s 热源： 热源： 西墙：表面热流200w 西墙：表面热流 地板：固定热源100w 地板：固定热源
其他参数
地板： 2m×1m×0.05m × × 材料： 材料：aluminium at 27℃ ℃ 天花板： 天花板： 2m×1m×0.05m × × 材料： 材料：aluminium at 27℃ ℃ 西墙(2D)： 0m×1m×0.5m 西墙 ： × × 东墙(2D)： 0m×1m×0.5m 绝热 东墙 ： × × 进风口(2D)： 0m×1m×0.45m 进风口 ： × × 排风口(2D)： 0m×1m×0.45m 排风口 ： × × 挡板(2D)： 0m×1m×0.65m 位置： （0.5，0，0.3） 位置： 挡板 ： × × ， ， ） 物块： 位置： 物块： 0.4m×1m×0.65m 位置： （1，0，0.05） × × ， ， ） 材料： 材料：copper at 27℃ ℃
Case2:Air Flow in a Room
Case2:Air Flow in a Room
Case2
一个空调房间为例，模拟其速度场和温度场。 一个空调房间为例，模拟其速度场和温度场。 已知：房间尺寸为长× 已知：房间尺寸为长×宽×高＝4m × 3m × 3m， ， 假设楼板、顶板及左右两面绝热，左墙有一空调， 假设楼板、顶板及左右两面绝热，左墙有一空调，尺 寸为0.2m ×1m ×0. 3m ；顶板有一定热源，房间 顶板有一定热源， 寸为 内有一桌一电视机。此外，房间内还有一人， 内有一桌一电视机。此外，房间内还有一人，人的发 热量为60w。 热量为 。
流体力学与传热学在汽车发动机冷却系统中的应用
流体力学与传热学在汽车发动机冷却系统中的应用在汽车发动机的冷却系统中，流体力学与传热学是两个至关重要的学科，它们为汽车发动机的性能和可靠性提供了支持和保障。
首先，让我们来了解一下流体力学在汽车发动机冷却系统中的应用。
流体力学是研究流体运动规律的学科，它在冷却系统中主要用于研究流体在管道中的流动状态及其对温度的调控。
例如，在水冷系统中，流体流经发动机的散热器，通过冷却剂的对流传热，将发动机产生的热量带走。
通过流体力学的研究，可以优化散热器的设计，使得冷却剂在散热器中的流动状态更加顺畅，提高传热效率。
其次，传热学在汽车发动机冷却系统中的应用同样不可忽视。
传热学是研究热量传递规律的学科，它在冷却系统中主要用于研究热量在不同介质之间的传递方式和机制。
例如，在汽车发动机中，燃烧室内的高温气体通过金属壳体传递给冷却剂，然后通过散热器传至外界。
通过传热学的研究，可以优化散热器的材料选择和结构设计，提高传热效率，使得发动机在工作过程中能够稳定运行。
流体力学与传热学在汽车发动机冷却系统中的应用不仅可以提高冷却效果，还可以提高发动机的燃烧效率。
在汽车发动机中，高温燃烧室内产生的废气需要及时排出，以保证燃烧室内的温度和压力的稳定。
通过流体力学的研究，可以优化排气管的设计，使得废气在排气管中的流动状态更加顺畅，提高汽车发动机的排气效率。
同时，通过传热学的研究，可以优化排气管的材料选择和结构设计，提高废气的散热速度，减少发动机的热负荷，提高燃烧效率。
此外，流体力学与传热学在汽车发动机冷却系统中还能提高系统的可靠性和安全性。
在汽车行驶过程中，由于外界环境的温度和压力变化，冷却系统需要及时进行调节和控制，以保证发动机的正常工作。
通过流体力学与传热学的研究，可以优化冷却系统的管道布局和控制策略，提高系统的响应速度和稳定性，确保发动机的冷却效果和工作安全。
综上所述，流体力学与传热学在汽车发动机冷却系统中的应用是多方面的，它们不仅可以提高冷却效果和燃烧效率，还可以提高系统的可靠性和安全性。
计算流体力学基本概念及详细解析
连续方程：
第一章 绪 论
(v) 0 t v (v v) p 0
t
E [v(E p)] 0
t • 定常：椭圆E型：totalenergyper unit mass
状态方程 p p(,e), 理想气体 p ( 1)e
参考书目
第一章 绪 论
陶文铨《数值传热学》 张廷芳《计算流体力学》 傅德薰《计算流体力学》 J. D. Anderson 《Computational Fluid Dynamics - The Basics with Applications》
一批CFD/NHT的商用软件陆续投放市场。PHONICS (1981)、FLUENT(1983)、FIDAP(1983)、FLOW-3D(1991) 、COMPACT等等
第一章 绪 论
计算流体力学研究的方向
• 高精度、多分辨、高效 方法
• 湍流的直接数值模拟， 大涡模拟
• 化学反应流、多物理问 题
18 Numerical Heat Transfer B-Fund 469 1.033 57 19%
28 Numerical Heat transfer A-Appl 628 0.850 91 29%
第一章 绪 论
课程内容：
1. 有限差分方法 2. 有限元方法 3. 边界元方法 4. 应用实例讨论
4
J Mech Phys Solids
4783 2.521 122
5
J Fluid Mech
21689 1.912 389
6
Phys Fluids
10220 1.799 174
7
Struct Optimization
709 1.533 463
8
计算传热学在工程领域的应用研究
计算传热学在工程领域的应用研究引言计算传热学是研究热传输过程中热量、温度、流速等参数变化规律的一门学科。
在工程领域中，计算传热学在热能转换、能源利用与环境保护等方面发挥着重要的作用。
本文将从传热模型、传热计算方法和应用案例三个方面阐述计算传热学在工程领域的应用研究。
第一章传热模型传热模型是计算传热学中的基本概念，它描述了热量从高温区向低温区传递的过程。
传热模型可分为对流传热、导热传热和辐射传热三种。
对流传热指的是流体在物体表面与物体接触的同时将热量带走的现象。
导热传热则是指物体自身内部传递热能的过程。
辐射传热则是指物体表面和环境之间的热辐射现象。
第二章传热计算方法传热计算方法指的是以数学公式和模型来对传热过程进行计算和模拟的方法。
传热计算方法主要为传热系数法、有限元法、有限差分法以及计算流体力学等方法。
传热系数法可用于估算流体和固体间的传热系数，从而计算热传输过程。
有限元法和有限差分法则是通过分块分割的方法对物体进行离散化处理，并建立数学模型进行传热计算。
计算流体力学则是通过求解流体运动的数学方程来模拟流体在传热过程中的行为。
第三章应用案例在工程领域中，计算传热学的应用非常广泛。
以下列出几个应用案例。
1. 燃烧工程：在燃烧工程中，通过计算传热学模型和计算热转换效率，可以选择最适合的燃烧工艺和优化燃烧效率。
2. 电子工程：在电子设备中，通过计算传热学和优化散热系统的设计可以有效降低电子设备的温度，提高电子设备的可靠性。
3. 石化工程：在石化工程中，通过计算传热学和流体力学分析可以优化反应器的设计，提高生产效率。
4. 汽车工程：在汽车工程中，通过计算传热学和流体力学分析可以优化发动机散热系统的设计，提高汽车发动机的性能。
结论综上所述，计算传热学在工程领域中的应用研究发挥着重要的作用。
通过传热模型的建立和传热计算方法的运用，可以解决一些复杂的传热问题，并优化工程设计，提高工程效率和质量。
PHOENICS简介
PHOENICS的专用模块
PHOENICS还有一些专用模块,它们针对性强， 对所模拟的现象有很强的模拟能力. 例如: FLAIR 用于暖通建筑行业； HOTBOX用于电子元件散热； COFFUS用于工业锅炉煤燃烧； EXPLOIT用于爆炸燃烧
PHOENICS的优缺点(一)
CFD四大软件: FLUENT PHOENICS STAR-CD CFX CFD软件的要求: 使用方便 界面友好+二次开发 计算可靠 CFD四大难题+“非专家系统” 经济性 model+price
PHOENICS中的边界条件(源项)
每单元源项：
PHOENICS中的边界条件(源项)
PIL施加源项：
where and when？ T、C、V？ Patch(name, type, ixf, ixl, iyf, iyl, izf, izl, itf, itl) Coval(name, variable, coefficient1, value1) Coval(name, variable, coefficient2, value2)
PHOENICS默认(不设任何边界条件)： 所有边界对流体不产生流入（出）、 无摩擦、绝热，表现出对称面或轴的特 征；phoenics设置边界条件以源项的形 式加入。
PHOENICS中的边界条件(源项)
传统源项，如压力梯度、粘性发热等已 经在phoenics中内置，term命令控制； 有限容积法离散方程，源项线性表达为： Sbc=TC(V-) T是几何因子,如面积 对每个单元有：
aPfPnew = aNfNold + aSfSold + aEfEold + aWfWold + aHfHold + aLfLold + aTfT + sources
CFD学习心得以及推荐书目
偶也说一点。
偶原来是做实验的，CFD和NHT上课学过一点，没学到什么东西。
研究生毕业前半年，觉得身为流体机械的master不懂CFD没脸见人，于是就自己再学。
说实话，教材，当时觉得没有一个是很系统明了的。
所看的书基本是北航的《计算流体力学基础》（忘了作者）、《计算流体动力学》（马铁尤），这两个比较老，主要着重于可压缩流的计算。
较新的可压缩流计算可以看看《应用计算流体力学》（朱自强）和《叶轮机械跨声速及亚声速流场的计算方法》（清华的王保国）。
《数值传热学》（陶文铨）、《计算传热学的近代进展》（陶文铨），主要着重于不可压流的计算。
此外还有吴子牛的一本书，不记得名字，思路清晰，简明扼要。
刘超群的一本多重网格法的专著，附带的源代码很多，即使不作多重网格，也是很有价值的。
因为没有老师，所以看书就没有什么章法，看不懂就跳过，往后看，说不定就懂一点，然后回头重新看。
没事就看看，仔细看，多了就明白了。
还可以在internet 上搜索老外的教材和lecture notes。
初学CFD，最忌急躁。
很多看不懂是正常的，指望全部内容一次看懂是不可能的（这不是看小说）。
看上一段时间，大概几个月，看多了，脑子里面的概念就系统了。
很重要的是这两大类（可压/不可压）的计算方面的一些重要的区别和特点，主要体现在方程组形式、求解方式、边界条件的处理、物理上的着重点等等。
这些概念很重要，即使不编程，实用商业软件的时候如果没有清晰的概念，就会在求解设置上犯错（有人算跨音速喷管居然用常密度气体，典型的基本概念不清）。
肯定会碰到大量的公式的。
没别的，硬着头皮看，但是脑子要清醒，不能晕。
如kaisa说，就是那么几个守恒关系（质量、动量、能量、组分……）。
而且这些公式都是一个形式——对流扩散方程，搞清楚那些是流动项（对流项），那些是扩散项，那些是源项，这样主干就清晰了。
枝节的问题相对杂一些，那只能硬着头皮读。
如果着重于利用商业软件解决问题，只要有足够的基本概念就可以参考软件的文档很快入门了。
流体力学与传热学详解
Q Q1 Q2 Q3
hw1 hw2 hw3
26
5. 管路特性曲线
泵
风机
所谓管路特性曲线，就是管路中通过的 流量与所需要消耗的能头之间的关系曲线
27
减小流动损失的措施 1. 减小管长、增大直径、降低粗糙度； 2. 减少附加管件、平滑过渡、弯头导流； 3. 管路特性与驱动机械内特性相匹配。
tw1 tw,n1 1 n 1 ln di1
2L i1 i di
39
2.对流换热
基本概念 热对流——流体的宏观运动，使流体各部分之间发生相 对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。 对流的形式 自然对流：因流体的密度差而引起的流动； 强制对流：流体的流动是由水泵、风机或其他外力 所引起的； 对流换热——流体流过物体表面时的热量传递过程；
1
2
3
i1 i
通过n层平壁的热流密度：
q
tw1
tw,n1
n i
tw1
tw,n1 Ri
i1 i
37
1.稳态导热
圆筒壁的稳态导热
单层圆筒壁的稳态导热： 对于长度为L、无内热源的内、外
径分别为d1、d2的单层圆筒壁，若 其内、外壁温度为tw1和tw2，导热
29
（3）k/de，k=0.15mm
k 5.62 104 de
（4）λ Re = 1.7×105 在湍流过渡区
用希弗林松公式
0.11 k
68
0.25
d Re
（5）R
Rp l de 8.31
λ=0.0194
（6）Δp
流体力学与传热学
流体力学与传热学流体力学和传热学是物理学和工程学中的重要分支，它们在许多领域中都有着广泛的应用。
本文将对流体力学和传热学进行简单的介绍和探讨。
流体力学是研究流体（包括液体和气体）运动、变形和受力规律的学科。
流体力学的研究对象是流体的宏观运动，它涉及到许多自然现象和社会生产实践中的问题。
例如，气象、水利、航空航天、工业制造等领域都离不开流体力学。
流体力学的基本原理包括：流体的性质、流体静力学、流体动力学、流动阻力和能量损失等等。
它在很多领域中有重要应用，如飞机飞行和汽车设计中的气动性能，以及建筑物的风洞实验等等。
传热学是研究热量传递规律和传热过程的学科。
传热学主要涉及到热传导、热对流和热辐射三种基本传热方式。
热传导是指物体内部热能传递的过程，它涉及到物体内部的微观粒子运动；热对流是指由于流体运动而引起的热能传递过程，它主要发生在流体与固体的交界面上；热辐射是指物体通过电磁波的形式向外传递热能的过程。
传热学在能源、建筑、化工、电子、航天等领域中都有广泛的应用，如能源利用中的传热过程优化、建筑物的保温性能设计和微电子器件的散热设计等等。
在能源领域，流体力学和传热学具有非常重要的作用。
例如，在太阳能利用中，如何高效地收集太阳能并进行利用是一个重要问题。
太阳能集热器就是利用传热学原理来提高太阳能的利用率，它可以将太阳能转化为热能，并将其传输到需要加热的地方。
此外，传热学还广泛应用于石油和天然气工业中，例如油井的加热和天然气液化的过程都需要利用传热学的知识来进行优化设计。
建筑领域也是一个广泛应用流体力学和传热学的领域。
例如，建筑物的通风系统和空调系统都需要利用流体力学的知识来进行设计。
同时，建筑物的保温性能和隔热性能是建筑节能的关键因素之一，因此需要通过传热学的知识来进行合理的建筑设计和材料选择。
此外，在桥梁、高速公路和其他基础设施建设领域中，也需要利用流体力学和传热学的知识来进行防水、排水和保温等方面的设计和施工。
流体动力学书籍
流体动力学书籍流体动力学是研究流体运动规律及其相关现象的科学领域。
在学习和研究流体动力学时，我们需要依靠相关的参考书籍来获取准确的理论知识和实践经验。
本文将介绍几本值得推荐的流体动力学书籍，帮助读者选择适合自己的学习和研究材料。
1. 《流体力学与传热学导论》(作者：Cengel，著；沈树忠，译)这本书是一本经典的流体力学和传热学导论教材，适合作为工科类专业本科生或研究生的教材使用。
本书覆盖了流体静力学、流体动力学、流体传热以及流体边界层等内容，并以简明易懂的方式呈现给读者。
书中还包含了丰富的例题和习题，可以帮助读者更好地理解和巩固所学的知识。
2. 《流体力学及其应用》(作者：Daugherty，C.A.等；郑德一等，译)这本书是流体力学领域的经典之作，内容丰富、全面而深入。
书中介绍了流体静力学、流体动力学、流体传热和流体机械等方面的内容，并结合大量实际应用案例进行讲解。
该书采用了简洁清晰的语言和大量的插图，有助于读者对流体力学概念和原理的理解和掌握。
3. 《流体力学基础》(作者：程其飞，冯广中等，编著)这本书是一本较为系统全面的流体力学教材，适合作为工科类专业本科生或研究生的教材使用。
书中内容涵盖了流体力学的基本概念、基本方程、流动形态和流动特性等方面，对各种流动现象进行了深入的分析和讨论。
该书知识点讲解逻辑清晰，配有大量的示例和习题，便于读者理解和巩固所学知识。
4. 《流体力学导论》(作者：Munson, B.R.等；姜景海等，译)这本书是一本经典的流体力学导论教材，内容简洁明了，适合初学者入门。
书中介绍了流体静力学、流体动力学、流体传热和流体机械等内容，并通过大量实际应用案例进行讲解和分析。
该书在讲解流体力学理论的同时，强调了实际应用的重要性，有助于读者将理论知识与实际问题相结合。
5. 《计算流体力学基础》(作者：李洪涛，编著)这本书是一本较为专业的计算流体力学教材，适合研究生或工程技术人员学习和研究使用。
目前CPU散热器按冷却技术分主要有3类空气对流换热被动半主动主动,液体冷却换热水
1 绪论1.1 概述众所周知电脑的核心元件是CPU，它能否正常工作至关重要，而保护它正常工作的部件之一有散热器的责任，随着电脑技术的飞速发展随着互联网的普及，电脑已成为人们重要的学习，生活和工怍的工具之一，是人们忠实的助手近年来电脑部越来越棘手的散热问题已成为倍受关注的焦点。
散热问题的解决，除了必要的散热环境外，最终要落实到散热器上，散热器的发展对于CPU的发展已起着举足轻重的作用。
为了提高运算性能，CPU单位面积集成的晶体管数量不断增长，导致总的能量消耗以及因此而转换的热量直线上升。
目前CPU芯片的发热量已猛增到每平厘米70W-80W，透过散热器基板传导的热流密度已高达10w/m2-105w/m2量级[1]，而且其体积越来越小，频率和集成度却大幅度提高，高热流密度的产生使芯片冷却问题越来越突出。
目前Intel公司生产的台式机酷睿系列CPU其最大发热量达130W。
2000年美国半导体工业协会预计,到2011年高性能微处理器芯片功耗将高达177W。
高温会对芯片的性能产生极其有害的影响，芯片温度每升高1℃其运行可靠性降低3.8%，而芯片温度每下降10%其寿命增加50%。
研究表明电子设备失效有55％是由于过热引起[2]。
因此作为CPU冷却的主要器件散热器也得到了显著关注[3-4]。
及时有效地传出芯片发出的热量，使芯片在规定的温度极限工作，这对计算机的发展极为重要。
1.2 CPU散热技术简介目前CPU散热器按冷却技术分主要有3类：空气对流换热(被动、半主动、主动)，液体冷却换热(水、油和氮气冷却)和相变循环系统(热管)。
1.2.1 空气对流换热散热器空气对流换热散热方式中风冷散热是最常见的散热方式，相比较而言，也是较廉价的方式。
风冷散热从实质上讲就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。
具有价格相对较低，安装方便等优点。
但对环境依赖比较高，例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
主动式散热是通过散热片将CPU产生的热量自然散发到空气中, 因为是自然散发热量，效果不是很好，其散热的效果与散热片大小成正比。
传热与流体流动的数值计算课程教学的几点思考
我们体会到了父母对 自己无私的爱与帮助 ！我们也要学着 去爱父母 、 爱老师 、 爱朋友 、 爱同学、 爱身边的人 ， 学会付出。 因为付出本身就是一种快乐 ！”在更多的交流中笔者了解 到， 通过该课程的学习， 几乎全班学生都有意识地给父母买 礼物 、 送祝福 、 洗脚 、 捶背 、 假期帮着做家务等等 ， 这让笔者 甚感欣慰 ！能让学生心 中装满爱的一堂课该是多么有意义
中图 分 类 号 ： Ｇ ６ ４ ２ ． ４ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ４ — ９ ３ ２ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ６ — ０ １ ４ １ — ０ ３
计算流体力学 （ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ Ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ， Ｃ Ｆ Ｄ ） 和 计算传 热学 （ Ｎ ｕ ｍ ｅ ｉ ｒ ｃ ｌ ａ Ｈ ｅ ａ ｔ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ， Ｎ Ｈ Ｔ ） 是２ ０ 世纪 ６ ０ 年
代起伴随计算机技术的发展而迅速崛起的学科 ，其成熟 的 标志是各种通用商品化软件的出现， 且为工业界广泛接受 ， 性能 日趋完善 ， 应用范围不断扩大ｌ 】 － ３ ］ 。 Ｃ Ｆ Ｄ 和Ｎ Ｈ Ｔ 在２ ０ 世纪 ７ ０ 年代 以来的成就 ，显示出它在人类深入研究各种流动现 象， 以及在工业和工程应用方面的强大生命力。 进入２ １ 世纪 以来 ， 计算机速度和存储信息能力的大幅度提高， 特别是计 算机 自动生成三维物体网格能力的迅速发展 ，计算机软件 水平突飞猛进 ， Ｃ Ｆ Ｄ 和Ｎ Ｈ Ｔ 技术给科学发展和工程应用设 计带来 了根本性的变化 ，成为解决各种传热和流体流动问 题强有力的工具。过去只能靠实验手段才能得到 的某些结 果， 现在 已完全可以借助计算机数值求解来准确获取。 计算 流体力学和计算传热学已成为一门建立在经典流体力学和 传热学与数值计算方法基础之上 的新型独立学科［ ４ １ 。因此 ， 各高校纷纷开设 了Ｃ Ｆ Ｄ 和Ｎ Ｈ Ｔ 课程 。作者 近十年也一直为
流体力学与传热学在化学反应器设计中的优化应用
流体力学与传热学在化学反应器设计中的优化应用引言：化学反应器设计是化工工程中的核心环节之一，对反应器进行优化设计，可以提高反应效率、降低能耗和减少废物生成。
在化学反应器设计中，流体力学与传热学是两个关键领域，它们的优化应用使得反应器能够更好地实现反应物质的混合和传热，并提高反应的速率和转化率。
一、流体力学在化学反应器设计中的应用流体力学主要研究流体的运动和力学性质，通过流体力学分析，可以优化反应器的流动模式和流动速度，以提高反应的效率。
1. 流动模式的优化在化学反应器设计中，流动模式是一个关键的设计参数。
不同的反应需要不同的流动模式，例如湍流、层流等。
通过流体力学模拟和实验验证，可以确定最优流动模式。
湍流流动具有高传质和传热能力，可以提高反应速率和转化率。
而层流流动则具有更好的反应物质分散性，适用于一些需要均匀混合的反应。
2. 流动速度的优化流动速度是决定反应器传质和传热性能的关键参数。
通过流体力学计算，可以确定最佳的流速范围。
过低的流速会导致反应物质传质和传热不充分，影响反应速率；而过高的流速则会增加能耗和流体阻力。
因此，通过流体力学的优化分析，可以找到最佳的流速范围，提高反应器的效率。
二、传热学在化学反应器设计中的应用传热学研究热量在物质中的传递与转移，通过传热学的分析，可以优化反应器的传热性能，提高化学反应的速率和转化率。
1. 传热器的设计优化在化学反应器中，往往需要将热量加进或者取出反应介质。
传热器的设计优化可以从多个方面入手，包括换热面积的最大化、传热系数的提高、传热介质的选择等。
通过传热学的理论计算和实验验证，可以确定最佳的传热器设计方案，提高反应介质的传热效率。
2. 反应器壁面的热阻优化反应器壁面的热阻是影响传热性能的重要因素之一。
通过优化反应器的结构和材料选择，可以降低壁面的热阻，提高传热效率。
例如，选择导热性能良好的材料，优化壁面结构，增加传热面积等。
结论：流体力学与传热学在化学反应器设计中的优化应用能够提高反应的速率、转化率和效率，降低能耗和废物生成。
fluent 学习推荐
Fluent学习推荐书目虽然网络上的资料和帖子很多，但多数有些还都是限于个人经验而显得不太正规，现在把目前我觉得适合入门又值得继续深入学习的优秀教材和资料推荐出来，供大家参考。
1.计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用王福军编著清华大学出版社2004.9这本书适合对Fluent有了一定的了解，但是又很云山雾罩的那种感觉的人，见到这本贴心为读者编写的书会觉得万分亲切，相见恨晚。
该书对CFD的各种离散格式，求解算法，湍流模型，边界条件，网格生成原理几个方面做了深入浅出的介绍和比较，会让人在那些高深的理论面前找回点自信，原来CFD理论也不是不可理喻的嘛！最令人舒服的是后面对Fluent基本用法的介绍，细致到了绝大多数通用界面的设置，细致到每个参数的意义和取值。
多说了，别犹豫赶紧出手吧，中关村或者当当网都有卖，卓越没货很久了，毕竟04年出版的又没有后续修订，不是新书了。
2.FLUENT流体工程仿真计算实例与应用韩占忠编北京理工大学出版社2004.6目前市面上卖的专门讲述Fluent使用的书籍不多，另一本是清华大学出版的《Fluent技术基础与应用实例》，我不知道在销量方面韩占忠的教材是不是占据着绝对优势，但凡比较过二者的师兄和同学都会推荐韩的教材！该书开门见山，废话不多说，手把手的讲解计算实例，用眼见为实的计算结果来打动读者的心。
该书选取的实例比较典型，对不同领域的想要入门的新手是个很有价值的参考。
但仅仅是个参考，每个人关心的问题都不同，同一专业的同一问题也会有五花八门的情况。
由于疏忽和软件版本不同，不保证该书的所有结果都能实现。
我在对Fluent一知半解的情况下做了该书第二章前五节的例子，对Gambit的网格画法有了点底，但还是没有自信独立建模计算，所以到第六节的例子立马卡住了。
也就是自己尝试解决第六个例子开始，跟师兄请教，上网搜索，自己摸索，到最后得到一两个确定的结论，才可以说入了点门。
来这个插曲是想说，照着做可以找找对Fluent的感觉，混个脸熟先，只有鼓起勇气自己独立解决新的问题，自己画网格，建立模型，愿意为了一个不明白的参数设置和小问题，花几个小时琢磨解决，才可以逐步建立更进一步的自信，加深对它的感情~~在这个过程中，你会发现对Gambit的操作熟练程度在潜移默化的提高。
流体力学和传热学
流体力学和传热学《流体力学和传热学》第一章流体力学1.1 流体介质流体（Fluid）是指可用来描述物质在物理状态机制上发生变形，具有形状改变能力的物质类型。
它们包括液体（Liquid）和气体（Gas），可以根据它们的性质将它们分为静力学流体（ statically fluids）和动力学流体（dynamic fluids）。
1.2 流体流动流体力学研究的基础内容是流体流动，它是物质在物理空间内的连续改变，由于流体分布的不均匀性，会产生流动。
它是由于重力、压力差、粘度和其他因素引起的。
1.3 流体力学基本原理流体力学研究的基本原理，可以归纳为三大要素：物理定律、力学方程和保守定律。
物理定律指的是物理现象的基本准则，如流体的流动、密度、压力、速度、温度等，他们是流体力学研究的基本研究对象。
力学方程涉及的是流体的动力学特性，如流体内的力平衡方程、温度方程以及动量守恒方程等，是探索流体流动的机理的基础。
保守定律指的是流体受到外力的作用时，它的总动量、能量、动量和质量的变化，可从它们的定义和物理定律可以推出。
第二章传热学2.1 传热学的定义传热学（Thermodynamics）是研究物质在物理系统中的能量交换及其特性的学科，它是动力学、能源学以及工程热力学的一部分。
它涉及物体的物理特性、热质的传递机理及传热学定律。
2.2 传热学的基本原理传热学的基本原理，一般可以概括为三大要素：物理特性、热质传递机理和传热学定律。
物理特性是指传热学中有关物质的特性，如密度、温度和物性参数等，而热质传递机理是指它的传热原理，如热对流、热传导及热辐射等。
最后的传热学定律，根据物理原理推出了物体内部的热能的变化，也就是“物体内的热能不会凭空灰飞烟灭，只能够从一处转移到另外一处”这一定律。
举实例包含流体力学和传热学原理的例子
举实例包含流体力学和传热学原理的例子
【实用版】
目录
1.流体力学原理及其应用实例
2.传热学原理及其应用实例
正文
【流体力学原理及其应用实例】
流体力学是一门研究流体在不同条件下运动和变形的学科。
流体可以是液体或气体，流体力学原理广泛应用于许多领域，例如建筑、机械和航空航天等。
以下是一些具体的实例：
1.伯努利定理：在流体流动过程中，速度增加会导致压力降低。
这一定理在水力学、航空航天等领域有广泛应用，例如飞机翼的设计就是依据伯努利定理，通过产生向上的升力使飞机得以起飞。
2.连续性方程：流体在流动过程中，流速和截面积的乘积在任何地方都是恒定的。
这一方程在流体输送系统中有重要应用，如水管道、天然气管道等。
3.泊肃叶定律：描述流体在管道中层流和湍流的规律。
这一定律在工业管道设计和流体设备选型中有重要意义。
【传热学原理及其应用实例】
传热学是研究热量在不同物体间传递的一门学科。
传热过程主要有三种方式：导热、对流和辐射。
以下是一些具体的实例：
1.导热：热量从高温物体传递到低温物体的过程。
在建筑中，保温材料的选用就是依据导热原理，以降低热量损失。
2.对流：流体中因温差产生的密度差导致流体流动，从而实现热量传递。
在日常生活中，空调、暖气等设备就是利用对流原理进行热量交换的。
3.辐射：物体因温度而产生的红外辐射，无需介质参与，可在真空中进行热量传递。
太阳能热水器就是利用辐射原理将太阳能转化为热能的。
综上所述，流体力学和传热学原理在许多领域具有广泛的应用。
传热学与流体力学基础答案
传热学与流体力学基础答案【篇一：计算流体力学与传热学作业】>作业题目：管壳式换热器内部流场数值模拟学生姓名：何嵘学号： 201511230134专业：化工机械院（系）：化工与能源学院2015年 1月3日管壳式换热器内部流场数值模拟何嵘（郑州大学化工与能源学院，郑州 450001）关键词：换热器；流动与传热；数值模拟引言1 物理及数学模型1.1 物理模型及网格划分在solidworks中建立模型换热器模型并导入comsol中如下：图1 换热器换热器主要尺寸如下：在comsol中显示如下：图2 换热器为了计算简单，选择换热器的一半进行网格划分和计算。
选择“物理场控制网格”和“极端粗化”，进行网格划分如下：图3 换热器网格网格信息如下：图4 换热器网格信息1.2 数学模型及边界条件基于不可压缩的牛顿型流体，在常物性和宏观热能守恒的假设下，管壳式换热器壳程流体流动和传热必须满足以下3 个控制方程：（1）质量守恒方程（连续性方程）若为不可压缩流动，为常数，则有：（2）动量守恒方程（运动方程）（3）能量守恒方程边界条件：空气的进口边界条件：速度入口，速度分别为0.1m/s和0.5m/s；温度为278.15k空气的出口边界条件：压力出口水的进口边界条件：速度入口，速度分别为1m/s和5m/s；温度为353.15k 水的出口边界条件：压力出口最后加入了温度耦合和流动耦合。
2 计算结果及分析2.1 空气的进口速度为0.1m/s，水的进口速度为1m/s的研究结果中心剖面上的速度分布：【篇二：流体流动与传热学习指导书】单元操作——指在化工生产过程中普遍使用的、遵循一定的物理学定律、所用设备相似、具有类似作用的物理操作，简称单元操作。
引入单元操作概念可以将化工生产过程分成单元操作过程与化学反应过程两部分研究，从而缩短化工产品的研发周期。
三传——包括：动量传递、热量传递和质量传递。
流体输送、过滤等在外力作用下进行的单元操作过程，由牛顿第二定律可知是涉及动量传递的过程；对象加热、汽化、冷却、冷凝等单元操作过程属于因温度差导致的热量传递过程；对于吸收、蒸馏、萃取、吸附等单元操作属于因浓度差导致的相际质量传递过程。
流体力学与传热学的耦合研究
流体力学与传热学的耦合研究在工程科学中，流体力学和传热学是两个重要的学科。
两者的研究都离不开流体的运动，例如气体和液体的热传输、质量传输和动量传输，所以在工程中经常需要将两者结合起来研究。
这就是耦合研究，即通过数学模型和计算方法将两个不同的学科联系起来，以便更全面地研究流体的物理过程。
流体力学是研究流体运动和作用的学科。
它通常包括了力学的各个分支，如气体动力学、液体力学、流体力学的数学方法等。
传热学是研究热量传输、传递和转化的学科，涉及治疗、热传递与热工量测、热学力学等方面。
流体力学和传热学的耦合研究一方面关注热交换器、工业换热器和再生式热交换器等传热装置的流体动力学特性，另一方面旨在改进流体流动的传热参数，例如热传导率和热导率的可靠性。
耦合研究可以解释一些工程实例中出现的复杂流体现象。
例如，将自然对流和传热结合起来研究可以更好地了解海洋和大气中的气体和液体运动。
此外，耦合研究还可以评估各种传热和流体问题的性能，例如锅炉和汽轮机的热效率等。
在耦合研究中，最常见的方法是数值模拟和实验观测。
数值模拟是建立数学模型，然后通过计算机模拟流体动力学和传热学现象。
同样的，实验观测是通过测试装置和数据采集设备，实际测量流体和热传输过程中的参数和特性。
耦合研究的应用领域非常广泛。
它不仅仅限于制冷、供暖、空气调节和空气净化等领域。
在现代工艺和生产的所有领域，耦合研究都是非常重要的。
例如，在水力发电、火力发电和核能发电等能源产业中，耦合研究可以改进发电效率、排放控制和安全性。
在汽车行业，耦合研究可以协助改善发动机的热铸造和润滑系统，在电子产品制造领域，耦合研究可以协助设计更高效的散热系统等等。
总的来说，流体力学和传热学的耦合研究有着不可忽视的意义。
它为我们更好地理解流体的运动和热传输提供了新方法，为工程和科学领域的发展做出了不可或缺的贡献。
随着科技的不断发展和人类对物理世界的深入认识，耦合研究依然会继续在人类进步事业中起到重要的作用。
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PHOENICS中的边界条件(源项)
每单元源项：
PHOENICS中的边界条件(源项)
PIL施加源项：
where and when？ T、C、V？ Patch(name, type, ixf, ixl, iyf, iyl, izf, izl, itf, itl) Coval(name, variable, coefficient1, value1) Coval(name, variable, coefficient2, value2)
PHOENICS的专用模块
PHOENICS还有一些专用模块,它们针对性强， 对所模拟的现象有很强的模拟能力. 例如: FLAIR 用于暖通建筑行业； HOTBOX用于电子元件散热； COFFUS用于工业锅炉煤燃烧； EXPLOIT用于爆炸燃烧
PHOENICS的优缺点(一)
CFD四大软件: FLUENT PHOENICS STAR-CD CFX CFD软件的要求: 使用方便 界面友好+二次开发 计算可靠 CFD四大难题+“非专家系统” 经济性 model+price
TALK=T;RUN(1,1) GROUP 1. Run title and other preliminaries GROUP 2. Transience; time-step specification GROUP 3. X-direction grid specification GROUP 4. Y-direction grid specification GROUP 5. Z-direction grid specification GROUP 6. Body-fitted coordinates or grid distortion GROUP 7. Variables stored, solved & named GROUP 8. Terms (in differential equations) & devices GROUP 9. Properties of the medium (or media) GROUP 10. Inter-phase-transfer processes and properties GROUP 11. Initialization of variable or porosity fields GROUP 12. Convection and diffusion adjustments GROUP 13. Boundary conditions and special sources GROUP 14. Downstream pressure for PARAB=.TRUE. GROUP 15. Termination of sweeps GROUP 16. Termination of iterations GROUP 17. Under-relaxation devices GROUP 18. Limits on variables or increments to them GROUP 19. Data communicated by satellite to GROUND GROUP 20. Preliminary print-out GROUP 21. Print-out of variables GROUP 22. Spot-value print-out GROUP 23. Field print-out and plot control GROUP 24. Dumps for restarts STOP
下面将介绍一下PHOENICS 软件的基本原理
PHOቤተ መጻሕፍቲ ባይዱNICS软件的变量
因变量（dependent variables） 100个 自变量（independent variables）X Y Z t 辅助变量（auxiliary variables）
RHO1, ENUL
PHOENICS软件求解的方程：
aPfPnew = aNfNold + aSfSold + aEfEold + aWfWold + aHfHold + aLfLold + aTfT + sources
收敛迟缓，适用于各变量强烈偶合
PHOENICS软件求解方法
2. Slabwise：
aPfPnew - aNfNnew - aSfSnew - aEfEnew – aWfWnew = aHfHold + aLfLold + aTfT + sources Solve命令的默认解法，对抛物流有较大 优越性
其离散式为：
aPP=aNN + aSS + aEE + aWW + aHH + aLL + aTT + sources 其中: aP = aN + aS + aE + aW + aH + aL + aT（by continuity)
PHOENICS软件求解方法
1. Point by point：
PHOENICS软件求解方法
3. Whole－field：
aPfPnew - aNfNnew - aSfSnew - aEfEnew aWfWnew - aHfHnew + aLfLnew = aTfT + sources
适合于弱非线性，如热传导； 压力修正方程通常用此方法
PHOENICS中的边界条件(源项)
PHOENICS最受欢迎的方面
与CAD的接口 开放性 提供部分源程序 PLANT功能 GROUND强大的编程功能 欧拉法和拉格朗日法 与其它程序良好的接口功能
PHOENICS的名称由来
PHOENICS是英国CHAM公司开发的模拟传热、流 动、反应、燃烧过程的通用CFD软件 ,全称为 Parabolic Hyperbolic Or Elliptic Numerical Integration Code Series . PHOENICS的应用非常广泛，有关流动、传热、 化学反应及燃烧过程的现象都可以应用 PHOENICS求解， 因为这些物理问题的控 制方程就是上述的那些微分方程。
PHOENICS默认(不设任何边界条件)： 所有边界对流体不产生流入（出）、 无摩擦、绝热，表现出对称面或轴的特 征；phoenics设置边界条件以源项的形 式加入。
PHOENICS中的边界条件(源项)
传统源项，如压力梯度、粘性发热等已 经在phoenics中内置，term命令控制； 有限容积法离散方程，源项线性表达为： Sbc=TC(V-) T是几何因子,如面积 对每个单元有：
PHOENICS的优缺点(二)
CFD软件的三大方面: 网格生成 结构化网格 数值算法 较强 物理模型 很强 另外PHOENICS在后处理上面逊色一些,但 提供与TECPLOT,FIELDVIEW等专门后 处理软件的接口.
PHOENICS软件的数值模拟库
Phoenics自带了1000多个例题与验证题， 附有完整的可读可改的输入文件Q1,用户 可以从库中找出一个类似的Q1,进行修改. 这样可以节约时间并且富于教益,学习别 人的工作.
Thank you！
variable是phoenics求解变量
PHOENICS中的边界条件(源项)
固定值边界： C 赋为大数（ fixval ）， V 取边界值
PHOENICS中的边界条件(源项)
固定流率边界：C赋为小值，V取边界流 率与C的商（C为fixflu，V取边界流率）
PHOENICS软件的构成
Q1文件的24个GROUP