fluent 传热模拟

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如需要相应中文WORD格式文档，请发邮件到******************.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 View 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。

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。

11.2 导热与对流换热FLUENT 允许用户在其模型中包含有流体与／和固体的传热求解。

从流体热混合到固体的热传导可以在FLUENT 中应用这一节所介绍的模型和用户输入项进行耦合求解。

11.3节介绍辐射传热模型、11.5节介绍自然对流。

•11.2.1 Theory •11.2.2 User Inputs for Heat Transfer •11.2.3 Solution Process for Heat Transfer •11.2.4 Reporting and Displaying Heat Transfer Quantities • 11.2.5 Exporting Heat Flux Data11.2.1 理论 能量方程FLUENT 求解如下的能量方程：()()()eff eff j j h E v E p k T h J v S t ρρτ=∂⎛⎫⎛⎫+∇•+=∇•∇-+•+ ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭∑ （11.2.1） 其中，eff k 为有效导热率（eff k k +，其中，f k 为湍流引致的导热率，由模型中使用的湍流模型确定）。

j J 为组分j 的扩散通量。

方程11.2-1右边的前三项分别表示由于热传导、组分扩散、粘性耗散而引起的能量转移。

h S 包含化学反应放（吸）热以及任何其它的由用户定义的体积热源。

方程11.2-1中：22p v E h ρ=-+ （11.2.2）其中，显焓h 的定义（对理想气体）为：j j j h Y h =∑（11.2.3）对不可压流体：j j j p h Y h ρ=+∑ （11.2.4）方程11.2-3、11.2-4中，j Y 为组分j 的质量分数：,ref Tj p j T h c dT =⎰ 其中ref T 为298.15K 。

非预混燃烧模型的能量方程：当激活非绝热、非预混燃烧模型时，FLUENT 求解以总焓表示的能量方程：()()t h p k H vH H S c ρρ⎛⎫∂+∇=∇∇+ ⎪ ⎪∂⎝⎭ （11.2.6）上式假定刘易斯数（Le ）＝1，方程右边的第一项包含热传导与组分扩散，粘性耗散作为非守恒形式被包含在第二项中。

总焓的定义为：j j jH Y H =∑其中，j Y 为组分j 的质量分数：(),0,,ref j T j p j j ref j T H c dT h T =+⎰ （11.2.8）()0,j ref j h T 为组分j 处于参考温度,ref j T 的生成焓。

考虑压力做功以及动能方程11.2-1包含有在不可压流动中经常被忽略的压力做功和动能。

因此，在缺省情况下，分离式求解器在计算不可压流体时，不考虑压力做功和动能的影响。

如果用户希望考虑这两个因素，可以使用define/models/energy?命令行激活这两个影响因素。

在处理可压缩流动或使用任何耦合式求解器时，总是考虑压力做功和动能。

考虑粘性耗散方程11.2-1和11.2-6包含有粘性耗散项，它表示了由于流动过程中粘性剪切作用而产生的热量。

在使用分离式求解器时，FLUENT 的缺省能量方程不包含这一项（因为一般灰忽略粘性产生的热量）。

当Brinkman 数，Br ，接近或大于1 时，流体粘性生成的热量不可忽视： 2e U Br k T μ=∆ （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，1Br ≥。

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：j j j h J ⎛⎫∇ ⎪⎝⎭∑在缺省情况下被包含在方程11.2-1中。