FLUENT系列资料5之蒸汽喷射器内的传热模拟
Fluent雾化喷嘴数值仿真研究
Fluent雾化喷嘴数值仿真研究FLUENT 提供五种雾化模型：•平口喷嘴雾化（plain—orifice atomizer)•压力－旋流雾化(pressure—swirl atomizer）•转杯雾化模型（flat-fan atomizer)•气体辅助雾化（air-blast/air—assisted atomizer)•气泡雾化(effervescent/flashing atomizer)所有的模型都是用喷嘴的物理及尺寸参数（例如喷口直径、质量流率）来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。
对于实际的喷嘴模拟来说,无论是颗粒的喷射角度还是其喷出时间都是随机分布的。
但对FLUENT 的非雾化喷射入口来说，液滴都是在初始时刻以一个固定的轨道喷射出去（到流场中去）。
喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴的随机分布。
随机选择轨道表明初始液滴的喷射方向是随机的。
所有的喷嘴模型中都要设第初始喷射角（范围），颗粒通过随机的方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。
这种方法提高了由喷射占主导地位流动的计算精度。
在喷嘴附近，液滴在计算网格内的分布趋向于更加均匀,这样,通过气相作用于液滴上的曳力就加强了气相－液滴之间的耦合作用。
平口喷嘴雾化(plain—orifice atomizer）模型平口喷嘴是最常见也是最简单的一种雾化器。
但对于其内部与外部的流动机制却很复杂。
液体在喷嘴内部得到加速，然后喷出，形成液滴.这个看似简单的过程实际却及其复杂。
平口喷嘴可分为三个不同的工作区:单相区、空穴区、以及回流区（flipped。
不同工作区的转变是个突然的过程,并且产生截然不同的喷雾状态。
喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处的速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角.每种喷雾机制如下图示（图1、2、3):图1 单相流雾化喷嘴流动(液体完全充满喷头内部）图2 空穴喷嘴流动（喷头倒角处产生了空穴）图3 返流型喷嘴流动（在喷头内，下游气体包裹了液体喷射区）压力－旋流雾化喷嘴模型另一种重要的喷嘴类型就是压力－旋流雾化喷嘴.气体透平工业的人把它称作单相喷嘴（simplex atomizer)。
FLUENT喷雾模拟具体步骤精编版
F L U E N T喷雾模拟具体
步骤
公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
dispersionangle参数很重要
设置的是6?太小了
选择离散相模型DPM（拉格朗日离散粒子多相流）
Discrete Phase Model面板中的Unsteady Parameters 属性框中激活了Unsteady Tracking 选项，在瞬态流动中考虑相间耦合计算，在每一个迭代时间步长内，依据在Number Of Continuous PhaseIterations Per DPM Iteration 设定的迭代步数进行颗粒轨道的迭代计算。
液滴破碎模型：泰勒类比破碎模型
FLUENT 提供两种雾滴破碎模型：泰勒类比破碎（TAB）模型和波致破碎模型。
本文选自泰勒类比破碎模型。
Discrete Phase Model-Spray Models 下激活Droplet Breakup，TAB 模型，设置y0为0.001（初始变形值）
动态曳力模型
创建入射源：
创建喷雾模型：选择pressure-swirl-atomizer（压力旋流雾化模型）水滴颗粒相流数目：
水滴颗粒相设置：
惯性颗粒（``inert''）离散相类型（颗粒、液滴或气泡）
材料设置：
属性设置：
入射源位置
入射源轴向方向设置：
流量以及时间设置：喷嘴直径，锥角，重力加速度设置：。
基于Fluent中DPM的水滴蒸发冷凝和沸腾过程中传热传质的规律和程序实现
基于Fluent中DPM的水滴蒸发冷凝和沸腾过程中传热传质的规律和程序实现Fluent是一款流体动力学软件，其中包含了离散相方法（DPM）用于模拟颗粒的运动和传热传质过程。
水滴的蒸发、冷凝和沸腾过程都是与传热传质密切相关的现象。
本文将介绍基于Fluent中DPM的水滴蒸发、冷凝和沸腾过程中的传热传质规律以及相应的程序实现。
1.水滴的蒸发过程：水滴在蒸发过程中，会受到环境中的热量传递，水分子在水滴内部形成蒸汽，并从水滴表面逐渐蒸发。
蒸发过程中的传热传质可以通过Fluent中DPM模型来模拟。
首先，需要构建一个包含水滴颗粒和气体介质的计算域。
水滴颗粒的初始位置、粒径和质量可以根据实际情况进行设定。
其次，通过设定水滴颗粒的表面属性，如温度、蒸汽质量分数等，来模拟水滴的蒸发过程。
可以通过设定边界条件或者设置适当的物理模型来实现。
针对传热传质规律，可以使用DPM中的蒸发模型。
该模型基于物理机理，考虑了水滴表面温度、湿度、传热参数以及气体介质中水分浓度梯度等因素，通过数值方法求解蒸发过程中的能量和质量传递方程。
2.水滴的冷凝过程：水滴在冷凝过程中，会释放热量给周围环境，水蒸气在与冷凝表面接触时变成液体。
冷凝过程中的传热传质可以同样通过Fluent中DPM模型来模拟。
与水滴蒸发相反，冷凝过程需要考虑水滴颗粒与冷凝表面间的传热传质。
可以通过设定边界条件或者设置适当的物理模型来实现。
针对传热传质规律，可以使用DPM中的冷凝模型。
该模型同样基于物理机理，考虑了水滴表面温度、湿度、传热参数以及冷凝表面与水滴颗粒的接触区域等因素，通过数值方法求解冷凝过程中的能量和质量传递方程。
3.水滴的沸腾过程：水滴在沸腾过程中，会迅速产生蒸汽，并从液态转化为气体态。
沸腾过程中的传热传质也可以通过Fluent中DPM模型来模拟。
为模拟水滴的沸腾过程，需要考虑水滴颗粒的表面属性、液相和气相的传热传质过程。
可以通过设定边界条件或者设置适当的物理模型来实现。
传热模拟
Br =
µU e2
k ∆T
（11.2.9）
其中， ∆T 为计算区域内的温差。 当用户的问题需要考虑粘性耗散项，并且使用的是分离式求解器时，用户应该在 Viscous Model panel 面板中使用 Viscous Heating 选项激活此项。对于一般的可压缩流动， Br ≥ 1 。 需要注意的是，如果用户已经定义了可压缩流动，但使用了分离式求解器，FLUENT 不会 自动激活粘性耗散选项。 对于任一种耦合式求解器，在求解能量方程时，粘性耗散项总是被考虑进去。 考虑组分扩散项： 由于组分扩散的作用，方程 11.2-1、11.2-6 均包含有焓的输运。 当使用分离式求解器时，此项：
o
o
o o o o o o •
11.4 Periodic Heat Transfer 周期性传热问题
o
11.4.1 Overview and Limitations 概述与适用范围
west_wing@ 2
FLUENT 第十一章中文帮助
o o o o o •
11.4.2 Theory 理论 11.4.3 Modeling Periodic Heat Transfer 周期性传热问题的模拟 11.4.4 Solution Strategies for Periodic Heat Transfer 周期性传热问题求解策略 11.4.5 Monitoring Convergence 监视收敛 11.4.6 Postprocessing for Periodic Heat Transfer 周期性传热问题的后处理
o o o o
west_wing@ 3
FLUENT 第十一章中文帮助
11.1 FLUENT 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。 引发传热 的原因有三种：导热、对流传热、辐射传热。只涉及热传导或／和对流的传热过程是最简单 的情况，而涉及到浮力驱动流动或者自然对流、辐射的传热过程却比较复杂。依据问题的不 同，FLUENT 求解不同的能量方程以考虑用户设定的传热模型。FLUENT 也可以预报出具 有周期对称性几何结构所对应的周期性传热，这样就可以大大减少计算量。
Fluent 模拟教程5 冷热水混合器内的流动
用菜单命令Display: Contours，显示求解结果， 和原先的温度分布图比较可以发现，求解结果已经得到改善。
网格自适应技术
• FLUENT采用网格自适应技术，可根据计算 中得到的流场结果按变量梯度自适应调整 网格 和优化网格，从而使得计算结果更加 准确。
• 以温度梯度为基点来改善网格。 • 首先确定温度梯度的范围。用菜单命令Display: Contours
显示即将细化的网格有82个： 82 cells marked for refinement, 0 cells marked for coarsening
• 点击Manage…，在打开的单元注册对话框 （Manage Adaption Registers）点击Display。
准备要细化的网格显示如下图。
• 在Options不选择Auto Range，改版最小温度梯度值，将 Min设置为0.01，点击Display，显示出需要改进的高温度 梯度的网格如下，这部分网格是我们需要改进的网格。
• 用菜单命令Adapt: Gradient打开对话框，在Gradient of 下 来框中选中Temperature和Static Tempreature；在Option中 不选Coarsen，即只细化修改网格而不粗糙化。点击 Compute，Fluent将计算出温度梯度的最大值和最小值， 在Refine Threhold中输入0.01，点击Mark。
在显示的对话框中，将Options中的Node Values选项不选 中，按Display按钮，显示出温度分布图如下：
发现各单元间边界不光滑了，在准备改进网格时， 应该先看一下单元的，可以看出要进行改进的区域。
• 在Contours of下拉列表中，选择Adaption…和Adaption Function，在Options项不选择Node Value，点击Display， 得到温度梯度显示图如下：
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
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。
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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
基于FLUENT的大气喷射器工作性能数值仿真研究
收 稿 日期 ：０ ９０ —０ ２ ０ ～３１ 基 金 项 目 ： 方 联 合 电力 有 限 责 任 公 司 技 术 改造 项 目 北
作 者 简介 ： 立 夫 （ ９３ ） 男 ， 读 硕 士 ， 蒙 古 工 业 大 学 理学 院 力 学 系． — ｉ ｈ ｎｉ ４ ２ １ ３ｃｒ 韩 １８～ ． 在 内 Ｅ ｍａ ：ａ ｌｕ １ ＠ ６ ．ｏ ｌ ｆ ｎ
况 等 等 ． 文 利 用 数值 模拟 的 方 法 ， 助 Ｆ Ｎ 软 件 ， 究 大 气 喷射 器 投 入 使 用 本 借 Ｉ ＵＥ Ｔ 研
时 的 压 强 工 况 对 其 工 作 性 能 的影 响． 究 表 明 ：） 着 引射 流 体入 口压 强 的 逐 步 增 研 １随
大 ， 汽器 的真空度逐渐 下降 ， 凝 引射 系 数 逐 渐 变 大 ； ） 合 流 体 出 口压 强 在 １ Ｐ ２混 ０ｋ ａ 到 １ Ｐ 变 化 时 ． 射 系数 基 本 保 持 定 值 ； ） 着 混 合 流体 出 口压 强 的逐 步 增 大 ， ３ｋ ａ 引 ３随
１３ 工作 原理 ．
以大气 （ 总压 强 Ｐ ＿ ＝ ０ ３ ５Ｐ ） 为工 作流体 （ 照 图 １ ， ｖｐ ＝１ １ ２ ａ 作 参 ） 通过 喷 嘴产 生高 速气 流 （ ６０ｍ／ ） 约 ０ ｓ ， 使喷嘴后 的静 压强 降至 约 ４ｋ ａ 凝 汽器总 压强 Ｐ — 在 ９ｋ ａ左 右 ） 由于 压差 和气 体黏 性 的共同作用 ， Ｐ （ ｎｎ Ｐ ． 将 凝汽器及 其系 统 中的引 射流体 吸入 ， 混合 段与工 作 流体相 混合 ， 扩 散段 扩 压至 Ｐ — ≥ １ Ｐ （ 经 经 ｃ ｃ ０ｋ ａ 水
口直径 １ ｍ， 部直 径６ｃ 出 口直径 １ ｍ， ２ ｃ 喉 ｍ， ６ ｃ 总长 １ ５ ｍ， ４ 收缩段 长４ ｍ； ｃ ５ ｃ 引射室 长２ ｍ， ５ ｃ 直径 １ ２ ｍ； ｃ
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置
F l u e n t辐射传热模型理论以及相关设置目录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。
基础理论专业术语解释：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Fluenthelp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、Opticalthickness（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Fluenthelp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。
//TheoryGuide::0///5.3.2）。
该问题的解释为：其实一点也不矛盾，如果Opticalthickness=1，就说明辐射在经过一定特征长度L的介质后被完全吸收。
如果>1，就说明辐射根本穿透不了特征长度L的介质，而被早早吸收完了。
打个比方，Opticalthickness=10，说明辐射在经过L/10距离后已经被吸收（或散射）完。
fluent传热模拟
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。
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FLUENT实例5个(转自他人)
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。
图1：问题图示一、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 VOLUMER打开Create Real Cylinder 窗口，如图2所示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。
2、按照上述步骤以生成一个Height =2，Radius 1 =1并以positive z 为轴的柱体。
fluent传热计算与工程应用
fluent传热计算与工程应用传热计算在热交换器设计中的应用非常重要。
热交换器是用于热量传递的重要设备，广泛应用于化工、电力、制药等行业。
通过传热计算，工程师可以预测热交换器的传热效果，并根据计算结果进行优化设计。
例如，在热管热交换器的设计中，传热计算可以帮助工程师确定热管的长度、直径和工作参数，以实现最佳的传热效果。
传热计算在电子设备散热设计中也起着重要作用。
随着电子设备的不断发展和功能的增强，其功耗也越来越高，导致散热问题愈发突出。
传热计算可以帮助工程师分析电子设备的散热情况，预测温度分布和热点位置，并提供散热器的设计方案。
通过传热计算，工程师可以选择合适的散热器材料、尺寸和结构，以确保电子设备在正常工作条件下保持稳定的温度。
传热计算还可以应用于建筑物能源利用的优化。
在建筑物中，传热计算可以帮助工程师分析建筑物的热传递过程，预测室内温度分布和能耗情况，并提供建筑物的节能设计方案。
例如，在冷暖通风系统的设计中，传热计算可以帮助工程师确定风口的位置和尺寸，以实现最佳的温度控制和能源利用效果。
传热计算还在化工、冶金等行业的工程设计中发挥着重要作用。
例如，在化工反应器的设计中，传热计算可以帮助工程师确定反应器的冷却方式和冷却剂流量，以控制反应器的温度和提高反应效率。
在冶金行业，传热计算可以帮助工程师优化冶炼过程中的冷却设备，提高炉温控制的精度和冷却效率。
传热计算在工程应用中具有重要的意义。
通过传热计算，工程师可以预测和改善热传递效果，提高设备的热效率，降低能源消耗和成本。
在热交换器设计、电子设备散热、建筑物能源利用和化工冶金等领域，传热计算都发挥着重要作用。
随着计算机技术的不断进步，传热计算在工程应用中的应用前景将会更加广阔。
fluent教程 第五章,燃烧模拟
第二守恒标量:
FLUENT用第二守恒标量可以模拟: Two fuel streams with different compositions and single oxidizer stream (visa versa) Nonreacting stream in addition to a fuel and an oxidizer Co-firing a gaseous fuel with another gaseous, liquid, or coal fuel Firing single coal with two off-gases (volatiles and char burnout products) tracked separately
Possible to model local extinction pockets (e.g. lifted flames)
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计算流体与传热传质
物理意义是湍流涡旋是决定化学反应的首要因素。对于非预混燃烧 ，湍流涡旋决定了组分混合；对于预混燃烧湍流决定了热输运（高 温加热低温）。即：化学反应决定于湍流混合组分（非预混燃烧） 和热量（预混燃烧）的速率。
©燃烧
计算流体与传热传质
热科学与能源工程系 2003年10月
Fluent燃烧模型
有限速率模型
Single: user specified strain, a
Multiple: strained flamelet library, 0 < a < aextinction a=0 equilibrium a= aextinction is the maximum strain rate before flame extinguishes
FLUENT培训教材06传热模型
安世亚太科技（北京）有限公司
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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
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Top View (image mirrored about symmetry plane)
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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
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Flow direction
Front View
Board (solid zone) Flow direction
Elect. Component (solid zone) 2 Watts source
Convection Boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp.
– 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
– 局部热源
• 适合用DTRM/DOM 带足够数量的射线/坐标计算
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附录
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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).
FLUENT系列资料5之蒸汽喷射器内的传热模拟
蒸汽喷射器内的传热模拟问题描述：该问题为一个蒸汽喷射器的内部流动和热量交换问题。
左侧进入的工作蒸汽12245Pa，下侧进入的引射流体压力为1360.5Pa，右侧出口的压力为6802.5Pa。
该问题中所说的压力皆为相对压力，蒸汽皆为饱和水蒸汽。
喷射器的结构如图1所示。
图1 喷射器结构图在本例中将利用FLUENT-2D的非耦合、隐式求解器，针对在喷射器内的定常流动进行求解。
在求解过程忠，还会利用FLUENT的网格优化功能对网格进行优化，使所得到的解更加可信。
本例涉及到：一、利用GAMBIT建立喷射器计算模型（1）在CAD中画出喷射器的图形（2）将CAD图形输出为*.sat的文件格式（3）用GAMBIT读入上面输出的*.sat文件（4）对各条边定义网格节点的分布，在面上创建网格（5）定义边界内型（6）为FLUENT5/6输出网格文件二、利用FLUENT-2D求解器进行求解（1）读入网格文件（2）确定长度单位：MM（3）确定流体材料及其物理属性（4）确定边界类型（5）计算初始化并设置监视器（6）使用非耦合、隐式求解器求解（7）利用图形显示方法观察流场与温度场一、前处理——用CAD画出喷射器结构图并导入GAMBIT中在CAD中按所给的尺寸画出喷射器的结构图，画完后输出为pensheqi.sat的文件（如图2所示）。
CAD中的操作：文件→输出…. 点击保存到你想保存到的文件夹中图2 输出数据对话框启动GAMBIT ，建立一个新的GAMBIT文件。
操作：File→NEW…此时出现的窗口如图3所示。
在ID右侧的文本框内填入：f:\文件夹名\pensheqi点击Accept后，即建立了一个新的文件。
图3 新文件对话框图4 导入CAD图形对话框第1步：确定求解器选择用于进行CFD计算的求解器。
操作：Solver→FLUENT5/6第2步：导入喷射器的结构图操作：File→Import→ACIS…点击Browse找到刚才从CAD中输出的pensheqi.sat文件，选中后点击Accept即可导入所需的图形。
fluent耦合传热案例
fluent耦合传热案例1. 热交换器中的传热过程：热交换器是一种用于传递热量的装置，通过流体在其内部循环流动，实现热量的传递。
在这个过程中，流体在热交换器内部形成了一种流动状态，称为流动区域。
通过使用FLUENT软件模拟流体在热交换器中的流动过程，可以精确地计算热量的传递效率。
2. 汽车发动机冷却系统的优化：汽车发动机冷却系统是保证发动机正常运行的重要组成部分。
通过使用FLUENT软件模拟汽车发动机冷却系统中的流体流动和传热过程，可以优化冷却系统的设计，提高发动机的热效率和性能。
3. 太阳能热水器的热传递分析：太阳能热水器是利用太阳能将太阳辐射能转化为热能，从而加热水的装置。
通过使用FLUENT软件模拟太阳能热水器中的流体流动和传热过程，可以分析太阳能热水器的热传递效率，并优化太阳能热水器的设计。
4. 空调系统的传热分析：空调系统是将室内空气通过冷凝器和蒸发器与外部空气进行热交换，从而实现室内温度调节的装置。
通过使用FLUENT软件模拟空调系统中的流体流动和传热过程，可以分析空调系统的传热性能，并优化空调系统的设计。
5. 建筑物的热传递分析：建筑物的热传递是指建筑物内外热量的传递过程。
通过使用FLUENT软件模拟建筑物内外空气的流动和传热过程，可以分析建筑物的热传递性能，并优化建筑物的隔热设计，提高能源利用效率。
6. 风扇散热器的传热分析：风扇散热器是一种通过风扇将热量带走的散热装置。
通过使用FLUENT软件模拟风扇散热器中的空气流动和传热过程，可以分析风扇散热器的散热效果，优化散热器的设计，提高散热效率。
7. 微流控芯片中的传热分析：微流控芯片是一种微型化的流体传输装置，具有高效的传热性能。
通过使用FLUENT软件模拟微流控芯片中的流体流动和传热过程，可以分析微流控芯片的传热效率，优化芯片的设计，提高传热性能。
8. 电子器件的热传递分析：电子器件在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热，会导致电子器件的性能下降甚至损坏。
第11章 传热模拟
FLUENT 第十一章中文帮助译文说明本文依据 FLUENT6.0 的 HELP 文件翻译而成。
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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@.west_wing@ 1FLUENT 第十一章中文帮助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o o o o o11.2.1 Theory 理论 11.2.2 User Inputs for Heat Transfer 有关传热的用户输入项 11.2.3 Solution Process for Heat Transfer 传热计算的求解过程 11.2.4 Reporting and Displaying Heat Transfer Quantities 传热变量的输出与显示 11.2.5 Exporting Heat Flux Data 热流数据的输出•11.3 Radiative Heat Transfer 辐射传热o o o o o o o o o o o o11.3.1 Introduction to Radiative Heat Transfer 辐射传热简介 11.3.2 Choosing a Radiation Model 选择辐射模型 11.3.3 The Discrete Transfer Radiation Model (DTRM) 离散传播辐射模型 11.3.4 The P-1 Radiation Model P-1 辐射模型 11.3.5 The Rosseland Radiation Model Rosseland 辐射模型 11.3.6 The Discrete Ordinates (DO) Radiation Model 离散坐标辐射模型 11.3.7 The Surface-to-Surface (S2S) Radiation Model 多表面辐射传热模型 11.3.8 Radiation in Combusting Flows 燃烧过程的辐射 11.3.9 Overview of Using the Radiation Models 辐射模型使用概览 11.3.10 Selecting the Radiation Model 辐射模型的选择 11.3.11 Defining the Ray Tracing for the DTRM 离散传播模型的跟踪射线的定义 11.3.12 Computing or Reading the View Factors for the S2S Model 表面辐射模型 中角系数的计算与数据读取 11.3.13 Defining the Angular Discretization for the DO Model DO 辐射模型离散角 的定义 11.3.14 Defining Non-Gray Radiation for the DO Model 离散坐标辐射模型中的非 灰体辐射 11.3.15 Defining Material Properties for Radiation 有关辐射性能的材料属性定义 11.3.16 Setting Radiation Boundary Conditions 辐射边界条件设定 11.3.17 Setting Solution Parameters for Radiation 辐射计算参数的设定 11.3.18 Solving the Problem 问题求解过程 11.3.19 Reporting and Displaying Radiation Quantities 辐射变量的和输出与显示 11.3.20 Displaying Rays and Clusters for the DTRM DTRM 表面束和射线显示ooo o o o o o •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west_wing@ 2FLUENT 第十一章中文帮助o o o o o •11.4.2 Theory 理论 11.4.3 Modeling Periodic Heat Transfer 周期性传热问题的模拟 11.4.4 Solution Strategies for Periodic Heat Transfer 周期性传热问题求解策略 11.4.5 Monitoring Convergence 监视收敛 11.4.6 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o o11.5.1 Theory 理论 11.5.2 Modeling Natural Convection in a Closed Domain 封闭区域内自然对流的模 拟 11.5.3 The Boussinesq Model Boussinesq 模型 11.5.4 User Inputs for Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动的用户输入 11.5.5 Solution Strategies for Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动的求解策略 11.5.6 Postprocessing for Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动的后处理o o o owest_wing@ 3FLUENT 第十一章中文帮助11.1 FLUENT 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。
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蒸汽喷射器内的传热模拟问题描述：该问题为一个蒸汽喷射器的内部流动和热量交换问题。
左侧进入的工作蒸汽12245Pa，下侧进入的引射流体压力为1360.5Pa，右侧出口的压力为6802.5Pa。
该问题中所说的压力皆为相对压力，蒸汽皆为饱和水蒸汽。
喷射器的结构如图1所示。
图1 喷射器结构图在本例中将利用FLUENT-2D的非耦合、隐式求解器，针对在喷射器内的定常流动进行求解。
在求解过程忠，还会利用FLUENT的网格优化功能对网格进行优化，使所得到的解更加可信。
本例涉及到：一、利用GAMBIT建立喷射器计算模型（1）在CAD中画出喷射器的图形（2）将CAD图形输出为*.sat的文件格式（3）用GAMBIT读入上面输出的*.sat文件（4）对各条边定义网格节点的分布，在面上创建网格（5）定义边界内型（6）为FLUENT5/6输出网格文件二、利用FLUENT-2D求解器进行求解（1）读入网格文件（2）确定长度单位：MM（3）确定流体材料及其物理属性（4）确定边界类型（5）计算初始化并设置监视器（6）使用非耦合、隐式求解器求解（7）利用图形显示方法观察流场与温度场一、前处理——用CAD画出喷射器结构图并导入GAMBIT中在CAD中按所给的尺寸画出喷射器的结构图，画完后输出为pensheqi.sat的文件（如图2所示）。
CAD中的操作：文件→输出…. 点击保存到你想保存到的文件夹中图2 输出数据对话框启动GAMBIT ，建立一个新的GAMBIT文件。
操作：File→NEW…此时出现的窗口如图3所示。
在ID右侧的文本框内填入：f:\文件夹名\pensheqi点击Accept后，即建立了一个新的文件。
图3 新文件对话框图4 导入CAD图形对话框第1步：确定求解器选择用于进行CFD计算的求解器。
操作：Solver→FLUENT5/6第2步：导入喷射器的结构图操作：File→Import→ACIS…点击Browse找到刚才从CAD中输出的pensheqi.sat文件，选中后点击Accept即可导入所需的图形。
（需再CAD中将所画的图形创建成面域，否则无法读入）第3步：确定边界线的内部节点分布并创建结构化网络1、创建各条边上的节点分布操作：MESH→EDGE→打开的“MESH Edges”对话框如图5所示。
图5 边线网格节点设置对话框（1）点击Edges右侧的黄色区域，使其处于活动状态；（2）Shift+鼠标左键，点击所需划分的边线；（3）选择Interval size，并保持默认值1；（4）在喷射器的渐缩渐扩边线上按照“疏→密→疏”划分节点，选中对话框中的Double Sided，并在下面的Ratio中填入，0.95—1.05的值，以保证节点分布是符合“疏→密→疏”的；（5）点击Apply，生成各条边上的节点分布。
注意：在导入CAD图形时，要将分界线以及里面的小渐缩渐扩管的右侧的边线去掉，否则，生成面网格时会出现错误；同时也应注意相对应的边上所划分的节点数应该是相等的，否则无法建立网格。
第4步：查看网格划分情况操作：MESH→FACE→MESH FACE打开“MESH FACES”对话框如图6所示。
（1）点击Face右侧的黄色区域；（2）Shift+鼠标左键点击所需划分网格的面；（3）其他设置不变，点击Apply。
该例中生成的是四边形网格，故可保持对话框中的默认数值不变。
则生成的喷射器网格如图7所示。
图6 面网格设置对话框图7 喷射器网格图第5步：设置边界类型1．关闭网格显示（1）在打开的“Specify Display Attributes”对话框（图8）中，在Mesh项选择Off。
（2）点击Apply，点击Close关闭对话框。
图8 显示属性设置对话框图9 边界类型设置对话框2．设置边界类型操作：ZONES→SPECIFY BOUNDARY TYPES打开的“Specify Boundary Types”对话框如图9所示。
(1)设置喷管主体左侧的入口截面为速度边界a)在Action项选择Addb)在Name右侧的文本框中填入边界的名称:inlet1c)在Type下拉列表中选择PRESSURE_INLETd)点击Entity栏Edges右侧黄色区域e)Shift+鼠标左键，点击边界线f)点击Apply（2）设置喷管左下侧的入口截面为速度边界a)在Name右侧的文本框中填入边界的名称:inlet2b)点击Entity栏Edges右侧黄色区域c)Shift+鼠标左键，点击边界线d)点击Apply(3) 创建出流边界（喷管右侧出口截面）a)在Name右侧的文本框中填入边界的名称outletb)在Type下拉列表中选择PRESSURE_OUTLET;c)点击Entity栏Edges右侧黄色区域d)Shift+鼠标左键，点击边界线e)点击Apply第6步：输出网格并保存会话1．输出网格操作：File→Export→Mesh…图10 输出网格文件对话框（1）在对话框输入要输出的文件夹和文件名（如f:\gambit\pensheqi.msh）（2）选中Export 2d Mesh（3）点击Accept确认，完成了网格文件的输出操作。
2．保存会话GAMBT，并退出GAMBT操作：File→Exit在退出之前，GAMBIT将问你是否保存现有的会话，点击Yes，保存会话并退出GAMBT。
二．利用FLUENT进行混合器内流动与传热的仿真计算第1步：与网格相关的操作1．读入网格文件：pensheqi.mesh操作：File→Read→Case…打开“Select File”对话框如图11所示。
图11 文件选择对话框（1）找到网格文件f：\gambit\pensheqi.msh；（2）点击OK，完成输入网格文件的操作读入网格文件的同时，会在信息反馈窗口内显示如下信息：其中包括节点数8338等，最后的Done表示读入网格成功。
图12 读入网格文件的信息反馈2．网格检查操作：Grid→Check反馈窗口显示如下信息：图13 网格检查信息反馈3．平滑和交换的网格操作：Grid→Smooth/Swap…（对话框如图14所示）（1）点击Smooth/Swap Grid按钮，在点击Swap，重复上述操作，直到FLUENT报告没有需要交换的面为止。
（如图15所示）（2）点击Close按钮关闭对话框。
图14 平滑与交换网格对话框 图15 信息反馈 4． 确定长度的单位操作：Grid →Scale… 打开“Scale Grid”对话框如图16所示。
图16 长度单位设置对话框（1） 在单位转换栏（Units Conversion ）中的（Grid Was Created In ）网格长度单位右侧下拉列表中选择mm（2） 点击Change Length Units ，此时，在Domain Extents 栏中给出区域范围和度量单位。
（3） 点击Scale（4） 点击Close 关闭对话框 5． 显示网格操作：Display →Grid… 打开“Grid Display”对话框如图17所示。
（1）在Surfaces 项中选择所有的表面。
（2）点击Display 按纽，则显示的网格如图18所示图17 显示网格对话框图18 喷射器网格图第2步：建立求解模型1．保持Solver求解器）默认设置不变化。
操作：Define→Models→Solver... （如图19所示）图19 求解器设置对话框图20 湍流模型选择对话框κ−湍流模型2．设置标准的ε操作：Define→Models→Viscous...打开Viscous Model对话框如图20所示。
（1）选择k-epsilon，则打开“ Viscous Model”设置对话框如图21所示；（2）保留默认的值图21 湍流模型设置对话框3．选择能量的方程操作：Define→Models→Energy...打开Energy对话框如图2-1-22所示（1）点击Energy Equation右侧按纽；（2）点击OK 图22 能量方程设置对话框第3步：设置流体的物理属性1、创建新流体，取名为Vapor操作：Define→Materials...打开Materials对话框（1）点击Database，在Fluid Materials 中选择Water-Vapor，点击Copy、Close；（2）在Materials对话框中的Fluid Materials下选择Water-Vapor，保持默认值不变；（如图23所示）（3）点击Change/Create（4）在弹出的对话框内，点击NO，2．点击Close关闭流体属性设置对话框图23 流体材料设置对话框第4步：设置边界条件操作：Define → Boundary Conditions…打开“Boundary Conditions”对话框如图24所示。
图24 边界选择对话框图25 流体材料选择对话框1.设置流体(1)在Zone栏内选择fluid; 其类型在右边Type栏内为fluid;(2)点击Set…打开“Fluid”设置对话框如图25所示;(3)在Material Name下拉列表中选择water-vapor;(4)点击OK, 关闭材料选择对话框.2.设置蒸汽入口压力边界条件(1)在Zone栏内选择inlet1, 则在右边Type 栏内显示其类型Pressure_inlet. 点击Set… , 则打开速度边界设置对话框.(2)在速度边界对话框中所需输入的数据如图26所示。
(3)点击OK 关闭inlet1设置对话框.图26 速度边界设置对话框3.用同样的方法对inlet2进行设置Supersonic/Initial Gauss Pressure: 2680m/s；Total Temperature: 373.5K；Turb.Kinetic Energy：2；其他与inlet1相同.4.为出流口设置边界条件在Zone栏内点击outlet, 再点击Set…, 打开“Pressure Outlet” 对话框,所需输入的数据如图27所示图27 出口边界条件设置对话框第5步：求解1.流场初始化操作：Solver → Initialize →Initialize…打开“Solution Initialization”对话框如图28所示。
图28 流场初始化对话框(1) 在Compute from列表中选择inlet2，则表中数据与边界inlet2相同；(2) 鉴于初始化仅是对内部流动的一个猜测值，可以对其数值进行更改，其结果影响到迭代计算的收敛速度；(3)点击Init，再点击Close 关闭初始化对话框。
注意：若想查看inlet2 对应的是哪个边界，可打开网格显示窗口，右击边界，即可在信息反馈窗口内显示其边界的名称及数据。