带有热源的流场仿真分析解析

注：小弟刚学workbench没多久，有许多地方还不怎么熟。该案例是小弟自己摸索出来的，里面还有好多知识不是很清楚，所以写的也比较水，希望各位大神看了以后提出宝贵的意见，小弟不胜感激。。。希望能和大神们多多交流，这样才会有长远进步。

一、带有热源的流场仿真

热源材质为c opper（铜）,中间隔热材料为wood（木），采用冷却水冷却，水温为10℃流速为0.0001m/s。周围大气环境为20℃。

二、三维建模：

黄色为热源内径为24mm外径为30mm，绿色为隔热材料内径为20mm外径为24mm，内腔为流体区域直径为20mm,其长度都为60mm。另存为x_t格式（可以导入到workbench里面）

三、冷却仿真：

1、导入几何模型

打开workbench14.0加入FLUENT模块在Geometry里面导入模型

创建对称面以及生成流体区域

定义热源、隔热材料、流体各个面名称

2、网格划分

对流体域采用自动网格划分，同时设置膨胀层，膨胀层参数设置如图所示对热源和隔热层采用自动网格划分

隔热层自动网格划分

热源自动网格划分

点击Generate Mesh生成网格

检查网格质量：skewness（偏斜）和Orthogonal Quality（正交品质）

偏斜

正交品质3、进入FLUENT流场分析

（1）双击Setup然后点击OK进入fluent界面，

（2）在general里面点击units设置温度单位为℃

（3）打开能量方程Energy on,然后选择标准k-ε模型点击OK

（4）确定材料属性

点击fluent database选择材料类型为fluid 选择水water-liquid（h20），点击copy后close。固体材料选择solid点击creat/edit后点击fluent database选择热源copper和隔热材料wood，然后点击copy后close。

确定固体材料

（4）在左侧控制树中点击cell zone conditions给材料赋予属性。

流体域：点击fluent选择类型为fluid点击edit选择材料为water-liquid点击OK

同样，定义隔热材料（neiqiang）属性为wood

定义热源材料为copper，并定义体热源，在source terms方框前打上勾，然后点击下面的source terms 点击edit设定数量为1，定义热源单位体积发热为10000W/m^3，点击OK则完成定义。

（5）设定边界条件

流体入口fluidin定义其类型为velocity-inlet，设置进口流速为0.0001m/s,在turbulence栏里面选择intensity and hydraulic diameter设定湍流强度为10%水压直径为0.02m,同时定义水温为10℃，点击OK完成定义

流体出口fluidout定义其为pressure-outlet类型，单击edit设置出口压力为0，在turbulence 栏里面选择intensity and hydraulic diameter设定湍流强度为10%水压直径为0.02m，单击OK 完成定义

热源上下面设定为绝热面（reyuandownside、reyuanupsider）同时选择材料为copper

设置热阻上下面为绝热面（ezudownside、rezuupside）同时选择材料为wood

热源外壁与大环境是对流，选择热源外壁reyuanoutside，在thermal里面首先定义其材料为copper，然后选择convection，设定传热系数为10（图中不小心输入了50.），大气环境为20℃点击OK

热源内部为导热，选择热源内壁reyuaninside，在thermal里面首先定义材料为copper，然后选择Heat Flux(热流密度)选项，定义热流密度值为400点击ok

同样定义隔热材料外壁条件，选择zureoutside，在thermal里面首先定义材料为wood，然后选择Heat Flux(热流密度)选项，定义热流密度值为400点击ok。

（6）创建流固耦合面

在mesh interfaces里面点击create/edit，在mesh interface里面定义interface，分别单击选择interfacefluidside和interfacesolidside，勾选Coupled Wall（很重要），单击create 后点击close。

（7）解决方案solution method里面默认选择simple选择

（8）在solution controls中保持默认松弛因子设置

（9）在监视器中选择残差监视器，在residual monitors中勾选plot打开残差曲线图，设置收敛精度要求为0.0001

（10）计算初始化。单击solution initialization，选择标准初始化standard initialization，compute from设置为all-zones，单击initialize。

（11）选择run calculation,设置number of iterations（迭代步）为500，单击calculate开始计算。

（12）计算一会后会提示收敛

此时单击results中的graphics and animations里的contours查看云图。在contours栏里面勾选filled，contours of里面选择temperature，surfaces里面全选然后点击display擦看温度云图。