三维换热器的FLUENT模拟
基于Fluent的地下U型埋管换热器传热温度场模拟分析
Simulation and Analysis of Heat transfer temperature Field of Underground U-tube Heat Exchanger based on Fluent
By Ma Kunru,Yu Ruijiao Abstract:The model of single U-type buried pipe and soil in infinite area was established by using columnar heat source model and Gambit software. The physical properties of soil materials in Shijiazhuang area of Hebei Province were taken as the basis. In the Fluent numerical simulation software, the 3D mathematical model of unsteady heat transfer is set up, and the long time numerical simulation of underground heat transfer operating condition is carried out.The distribution rule of soil temperature field of the solar coupled ground-source heat pump system in this area is obtained after 6 years of intermittent operation, and the detection points are set up for the soil at
fluent传热模拟
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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。
基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟
2008,35(6)
在对实际结构进行合理简化的基础上,以影响流动和传热的主要结构建立了某固定管板式换热器温度场数值计算模型,采用分段模拟、整体综合的方法,利用CFD软件Fluent对该换热器在正常操作工况下的流动与传热情况进行了数值模拟,得到了计算流道上有关各个构件的壁温场分布,并把主要结构CFD数值计算的结果与实测温度数据进行了对比.结果表明,CFD模拟模型数值分析得到的温度数据与实测数据相符,说明温度场的数值模拟分析方法及其流动条件的假定是符合实际的,计算参数选择是合理可行的.有关固定管板换热器中管束、管板和壳体的温度梯度变化情况的分析表明,尽管在它们的轴向、周向和径向都存在温度梯度,但是温度梯度变化最大的方向是轴向,这意味着轴向将产生最大热应力.
本文链接:/Thesis_Y1416179.aspx
下载时间:2009年12月16日
,从中得到各酒窝板的壁面换热量、压力损失、阻力系数等。从而得出窝径、窝高、窝距对酒窝板换热及流动特性的影响,以及酒窝板换热和流动阻力达到最佳匹配时的最佳窝径、窝高、窝距,从理论上探讨了其强化传热机理。 其次,作为对比的基础,本文对相应条件下平板板式换热器的换热及流动特性进行了模拟计算,得出平板壁面换热量、壁面努塞尔数、进出口压差和阻力系数的变化曲线,并将酒窝板和平板的热力性能进行比较,证明了酒窝板强化换热的效果。 最后,将酒窝板和平板的数值模拟结果与实验数据进行比较分析,表明数值模拟结果与实验结果比较吻合,进一步验证了数值模拟的可靠性。另外,将最佳规格的酒窝板与波纹倾角为β=60°时的波纹板进行了热性能评价,得出结论:在考虑了泵功率消耗时酒窝板的热效率与波纹板的热效率很接近。但酒窝板在制造工艺上具有加工方便、不易变形、承压能力强等优点。所以综合评价:酒窝板的经济适用性高于波纹板。
FLUENT软件模拟管壳式换热器壳程三维流场
FLUENT软件模拟管壳式换热器壳程三维流场
刘利平;黄万年
【期刊名称】《化工装备技术》
【年(卷),期】2006(27)3
【摘要】基于各向异性多孔介质与分布阻力模型、修正k-ε模型和壁面函数法,对普通管壳式换热器壳程流体的流动与传热,利用FLUENT软件进行了三维数值模拟.计算了不同流体初速下,管壳式换热器壳程的速度场、温度场和压力场,计算结果与实际情况相符,得到了有参考价值的结论.
【总页数】4页(P54-57)
【作者】刘利平;黄万年
【作者单位】郑州大学化工学院;郑州大学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.FLUENT软件对管壳式换热器壳程流体数值模拟方法可行性的验证 [J], 王艳云;李志安;刘红禹;宿萌;孟令一;吕春红
2.纵流壳程换热器的三维流场 [J], 王定标;向飒;董其伍;刘敏珊;魏新利
3.基于Fluent的管壳式换热器壳程流体流动与传热数值模拟 [J], 栾艳春;陈义胜;庞赟佶
4.基于FLUENT的管壳式换热器壳程流场数值模拟研究 [J], 付磊;付丽娅;唐克伦;文华斌;李良
5.杈式折流栅对管壳式换热器壳程性能的影响 [J], 王珂;刘佳奇;安博;王永庆;刘遵超
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fluent回流炉温度仿真
fluent回流炉温度仿真
Fluent是一种流体动力学仿真软件，可以用于流体、热传导与传热的仿真分析。
当涉及到回流炉温度仿真时，Fluent可以通过建立三维数值模型来模拟回流炉内流体的运动和换热过程，能够准确地预测回流炉内部温度分布、流速、温度场、热通量等重要参数。
其基本步骤包括：
1. 建立三维组件模型：可以通过Fluent中的预处理器模块来建立回流炉的三维组件模型。
2. 设置物理模型：根据具体的回流炉设计和参数设置，对模型进行物理模型设置，包括流动模型、传热模型和反应模型等。
3. 定义网格：将回流炉的三维组件模型进行网格划分，网格的划分精度和分辨率对仿真结果会有影响。
4. 定义求解器参数：对Fluent的求解器参数进行设置，确定初始条件和边界条件等。
5. 进行仿真计算：设置好参数后，进行求解计算，并进行后处理分析，得到回流炉内部温度分布、流速等参数数据。
总之，利用Fluent进行回流炉温度仿真，可帮助工程师更好地了解回流炉内部的热力学过程和工作状态的变化，从而更好地进行炉式设计和优化。
基于Fluent软件的热处理数值模拟仿真工程
基于Fluent软件的热处理数值模拟仿真工程热处理是一种常用的工艺，用于改善材料的力学性能和耐热性。
在热处理过程中，经过加热和冷却过程，材料的内部组织和性能会发生变化。
为了更好地理解和优化热处理工艺，数值模拟仿真成为一种重要的手段。
在本文中，我们将介绍基于Fluent软件的热处理数值模拟仿真工程，探讨其原理、方法和应用。
首先，我们需要了解Fluent软件的基本原理和特点。
Fluent是一种流体力学软件，它基于计算流体力学（CFD）方法，可以模拟并分析流体流动和传热现象。
在热处理数值模拟中，Fluent可以用于建立材料的三维几何模型，并通过求解传热和质量传输方程，预测材料的温度场分布和相变过程。
在进行热处理数值模拟之前，我们需要收集和准备相应的物理参数和边界条件。
具体而言，包括材料的热物性参数（如热导率、比热容）以及外部边界的温度变化情况。
这些参数将直接影响数值模拟的精度和结果。
接下来，我们通过Fluent软件建立材料的三维几何模型。
首先，导入材料的CAD模型，进行网格划分以描述材料的几何形状。
网格划分的精度和质量对于数值模拟的准确性至关重要。
合适的网格密度和划分方法可以确保模拟结果的可靠性。
完成材料的几何建模后，我们将设置边界条件和物理模型。
边界条件主要涉及外部温度的设定，以模拟热处理过程中的加热和冷却。
物理模型包括传热和质量传输方程的设定，以及相应的辅助方程，如能量方程和质量守恒方程。
一旦建立了几何模型和物理模型，我们可以对热处理过程进行数值模拟。
Fluent软件内部采用有限体积法来离散化方程，并通过迭代求解得到结果。
在求解过程中，Fluent可以提供温度场分布、相变情况、流体流动情况等多种结果参数，以帮助分析和评估热处理工艺的效果。
热处理数值模拟的目的在于优化工艺参数，提高材料的性能。
通过对数值模拟结果的分析，我们可以评估不同工艺参数对于材料的影响，进而确定最优的工艺条件。
例如，我们可以通过调整加热温度和保温时间，来控制材料的晶粒尺寸和相变行为。
冷、热水混合气内的三维流动与换热(FLUNT)-推荐下载
课题：冷、热水混合气内的三维流动与换热首先利用GAMBIT软件建立模型建立模型步骤：一、创建模型（混合器的主体模型及混合器的入流管）1、操作:geometry—volume—create volume—圆柱体(1)在height右侧输入10(2)Radius1输入8(3)Radius2空白(3)在axis location选择positive z(4)点击apply2、操作:geometry—volume—create volume—圆柱体(1)Radius输入1在height右侧输入10，点击apply(2)Radius空白(3)在AXISLOCATION项选择POSITIVE X，点击apply(4)打开move/copy 将小圆柱体复制移动位置输入为X=8Y=4 Z=4 点APPLY。
3、操作:geometry—volume—create volume—frustum(1) 在height右侧输入5(2)Radius1输入1 Radius输入10，在axis location选择negative z。
点击apply4、操作:geometry—volume—create volume—圆柱体(1)在height右侧输入10(2)Radius1输入1(3)Radius2空白(4)在axis location选择positive z(5)点击apply5操作:geometry—volume—move/copy/align volumes(1)点击黄色区域,用shift+左键选择下面的圆柱体，选择笛卡尔坐标。
(2)选择位移量输入x= 0,y=0,z=-5(3)点击apply6、合并:操作:geometry—volume—boolean operations—unite(1)点击volumes向上的箭头(2)点击all向右箭头。
点apply，则成功合并。
7、划分网格操作:mesh—volume—mesh volumes(1)点击volumes右侧黄色区域(2)用shift+左键选中混合器的边界线(3)在spacing项选择interval size ,并输入0.5(4)在type选项选择tgrid(5)点击apply，则形成了网格线。
fluent实例：冷、热水混合器内的三维流动与换热
步骤 5：创建混合器下部的圆锥台
图 11 锥台设置对话框
图 12 创建锥台后的混合器
步骤 6：创建出流小管
-4-
1．创建出流小圆管
图 13 出流小管设置对话框
图 14 创建出流小管后的混合器
2．将其移动并与锥台相接
图 15 移动小出流圆管设置对话框
图 16 移动小出流圆管后的混合器
步骤 7 将混合器上部、渐缩部分和下部出流小管组合为一个整体
二．利用 fluent3D 求解器进行求解 步骤 1 启动 fluent 并选择求解器 3D
步骤 2 检查网格并定义长度单位
-9-
1．读入网格文件（下图为读入的图示）
2．确定单位长度为 cm
- 10 -
图 24 长度单位设置对话框 3.检查网格
4.显示网格
- 11 -
图 25 显示网格设置对话框
- 21 -
图 45 水平面上的速度矢量图 2..显示在 surf-2 上的速度矢量图
图 46 竖直面上的速度矢量图
- 22 -
图 26 显示网格图
步骤 2 创建计算模型
- 12 -
1. 设置求解器
图 27 求解器设置对话框
2.启动能量方程
图 28 能量方程设置对话框
2. 使用 k 湍流模型
- 13 -
图 29 湍流模型设置对话框
步骤 3 设置流体的材料属性
图 30 材料属性设置对话框
- 14 -
图 31 流体材料库对话框
- 17 -
步骤 6：设置监视器
图 37 监视器设置对话框
步骤 7：保存 case 和 data 文件
步骤 8：求解计算
图 38 迭代计算设置对话框
fluent 简单三维案例
fluent 简单三维案例
以下是一个简单的三维 Fluent 案例，用于模拟一个三维圆柱绕流问题。
步骤 1：创建模型
在 Gambit 中创建一个三维模型，该模型包括一个圆柱体和一个流场区域。
将圆柱体放置在流场中心，并设置适当的边界条件和初始条件。
步骤 2：划分网格
在 Gambit 中对模型进行网格划分，确保网格足够细以获得准确的模拟结果。
对于复杂的几何形状，可能需要使用非结构化网格。
步骤 3：导入模型
将模型导入到 Fluent 中，并检查网格的质量和边界条件的正确性。
如果需要，可以使用 Fluent 的网格修复工具来改进网格质量。
步骤 4：设置物理模型和材料属性
在 Fluent 中设置流体动力学方程、湍流模型和材料属性。
对于绕流问题，
通常使用湍流模型来模拟流动的复杂性。
步骤 5：设置边界条件和初始条件
在 Fluent 中设置适当的边界条件和初始条件，以确保模拟的准确性和收敛性。
对于绕流问题，通常设置圆柱体为静止壁面，并设置流场区域为速度入口或压力出口。
步骤 6：运行模拟
在 Fluent 中运行模拟，并监视收敛性和计算精度。
如果需要，可以使用Fluent 的后处理工具来分析结果和可视化流动特性。
以上是一个简单的三维Fluent 案例，您可以根据具体问题修改和调整模型、网格、物理模型、材料属性和边界条件等参数，以获得更准确的模拟结果。
基于fluent软件的热泵热水器水箱温度场数值模拟
１物理模型和数学模型１．１物理和数学模型文研究的是空气源热泵热水器中的水箱。
小型家用热泵热水器是一种基于热泵循环原理的新型热水器，利用蒸发器从周围环境中（空气中）吸收热能，同时通过冷凝器将热能释放到水箱中去，从而加热水箱中的水，提供生活热水。
该种热泵热水器是一种节能、环保型的家用热水器装置。
具有高效节能、可全天候使用、安全可靠等优点，而且实现了低品位空气热能的利用，具有广阔的发展和应用前景，开始在热水器市场上崭露头角川。
此水箱内部布置如图ｌ所示，高温高压制冷剂Ｒ２２从底部进入盘管，与水箱中的水换热后，从水箱顶部流出，此过程中水箱内水被加热升温。
外壳由保温材料保温，内部布置有螺旋式盘管加热器。
水箔图１热泵热水器系统结构图３５．６８ｃｍ，．内部换热器盘管外径ｌｃｍ，内径０．９８ｃｍ，管子间距为１．２ｃｍ，圆截面有１０７．２个，最底下的管子距离底部高２０ｃｍ，管子中心距水箱中轴线距离为１０ｃｍ。
为研究方便，本文做了如下假设畸１：１）把三维的水箱简化成如图２所示的二维模型。
水箱加热过程中，盘管内制冷剂存在两相流动，盘管本身却是固体介质，而水箱中水是液体。
而且内部盘管的几何结构复杂，要直接模拟三维瞬态加热过程，计算量将很大，对计算机的要求非常高。
为此，本文把它简化成二维模型，即水箱过中轴线的竖直截面，如图二所示。
水箱中的盘管虽然是盘旋上升，但是其截面图上的差别几乎可以忽略不计。
２）假设水箱内盘管的厚度为０；３）假设水箱加热过程中，通过盘管的制冷剂全部处于两项区。
４）假设水的密度仅与温度有关。
５）加热过程中无进水和出水。
６）分布器内压力变化较小，可以将水视为不可压缩流体。
加热过程中，水箱内水呈湍流流动。
７）忽略水箱壁面的漏热。
基于以上假设，整个过程可用以下连续性方程、雷诺平均Ｎ－Ｓ方程、能量守恒方程、湍动能ｋ以及湍动能耗散率ｓ的输运方程来描述。
口１连续性方程：ａ，ｐ。
＋ａｉｖ（ｐＥ）：０ｄｆＮ－Ｓ方程：了ａ（ｐｕ）．Ｉ－咖（ｐ＿）：ｄｉｖ∽×ｇｒａｄ—ｕ）＋Ｓ。
基于FlUENT的三维热桥计算
【建材装饰】住宅与房地产2019年7月基于FlUENT的三维热桥计算张欣苗（河北建筑设计研究院有限责任公司，河北 石家庄 050000）摘要：热桥现象对围护结构的整体保温效果影响显著，当前对热桥主要采用一维或者二维模型，文章利用GAMBIT建立三维模型，通过FLUENT选择计算模型，设置边界条件计算通过热桥的传热量。
关键词：FlUENT；三维热桥；热流量中图分类号：TU201.5 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2019）07-0104-01随着我国建筑节能工作的深入开展，各种高效保温材料广泛应用于围护结构，墙体主断面的热阻大幅提高，在这种趋势下热桥对能耗及室内环境的影响变大，对热桥的研究势在必行。
1 国内外对热桥的研究动态热桥是指围护结构中热流密度显著增大的部位，主要发生在围护结构中梁、柱、门和窗等位置。
欧盟标准ENISOI 0211-1中对建筑热桥的定义为，建筑围护结构热桥是由不同导热性能的材料贯穿、结构厚度变化或者内外面积的不同（墙、天花板和地板连接处）而形成的。
发达国家对建筑热桥的研究历来以久，A.Ben LARbi提出了用于计算热传导的统计学模型，并对三个实例利用有限差分法进行稳态二维模拟计算，得出这种方法计算二维热桥的热传导相对误差小于5%。
我国对热桥的研究起步较晚，1995年哈尔滨建筑大学郭骏等[1]利用计算机软件，对哈尔滨某小区建筑围护结构的热桥做了数值模拟计算，得出热桥对建筑能耗和供暖热负荷影响显著，而且对不同构造的建筑物影响影响不同。
2005年，天津大学郁文红等[2-3]采用有限元差分法对我国华北地区既有采暖居住建筑节能改造前后围护结构的热桥传热进行了模拟计算，结果显示，既有建筑节能改造内保温方式的热桥传热是外保温的2倍，进行供暖空调负荷计算时应考虑热桥传热修正。
2016年住房和城乡建设部和国家质量建筑检验检疫总局联合发布了《民用建筑热工设计规范》（GB 50176-2016），在其附带光盘中给出了热桥的二维计算软件PTemp。
基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟的开题报告
基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟的开题报告一、课题背景板式换热器广泛应用于化工、冶金、食品、制药等领域，其换热效率直接关系到这些工业过程的能量利用效率和经济效益。
目前，利用计算机模拟技术研究板式换热器的换热性能已成为热工研究领域的重要课题。
三维数值模拟是研究板式换热器的换热性能，理解热传递规律和流动规律的重要手段，因此三维数值模拟在板式换热器研究中具有广阔的应用前景和研究价值。
二、研究内容本文基于FLUENT 17.2 软件，对板式换热器进行三维数值模拟研究。
主要包括以下几个方面的内容：1. 构建板式换热器的三维模型。
根据实际换热器的尺寸和结构，利用计算机辅助设计软件构建板式换热器的三维模型。
2. 利用FLUENT软件对板式换热器进行网格划分。
采用无结构网格技术，对板式换热器的流路进行网格划分，保证计算结果的准确性和稳定性。
3. 建立板式换热器的数学模型。
包括对流、传热和流动等物理过程的方程式以及各种边界条件和物理参数的设定。
4. 进行计算和结果分析。
利用FLUENT软件进行板式换热器的三维数值模拟计算，同时对模拟结果进行分析和比较，得出结论并进行有效性验证。
三、研究意义本文基于FLUENT软件平台，针对板式换热器进行三维数值模拟研究，不仅可以对板式换热器的热传递规律和流动特性进行深入分析，更可以为工程实践提供理论依据和技术支持。
同时，也为板式换热器的改进和优化提供参考和支撑，为推动工业过程节能和提高能量利用效率做出贡献。
四、研究计划1. 第一周：查阅文献，梳理研究思路和框架。
2. 第二周：进行板式换热器三维模型的构建和网格划分。
3. 第三周：建立板式换热器的数学模型，并设置相应的边界条件和物理参数。
4. 第四周至第七周：利用FLUENT软件进行数值模拟计算，得出计算结果。
5. 第八周：对计算结果进行数据分析和对比，得出结论。
6. 第九周至第十周：进行结果验证和总结。
以上为初步的研究计划，具体进度和研究内容将根据实际情况进行适当调整。
基于FLUENT的板式换热器三维数值模拟
通过模拟不同板片材料（如不锈钢、铝合金等）的换热和阻力性能，发现不 锈钢具有较高的导热系数和耐腐蚀性，而铝合金具有较低的密度和成本。因此， 在选择板片材料时，需综合考虑其导热性能、耐腐蚀性、成本等因素。
2、几何尺寸的影响
通过模拟不同几何尺寸（如板片厚度、波纹高度等）的换热和阻力性能，发 现较薄的板片厚度和较高的波纹高度可以增加传热面积和提高传热效率。然而， 过薄的板片厚度可能导致板片强度降低，而过高的波纹高度可能导致流体阻力增 加。因此，在选择几何尺寸时，需综合考虑传热效率和流体阻力等因素。
ห้องสมุดไป่ตู้
四、结论
本次演示通过数值模拟方法对板式换热器板片的换热和阻力性能进行了研究。 结果表明，适当的板片材料和几何尺寸可以显著提高板式换热器的换热效率和阻 力性能。在实际应用中，应根据具体需求选择合适的板片材料和几何尺寸，以提 高板式换热器的性能。
感谢观看
实验设计
为了验证数值模拟结果的可靠性，进行了相应的实验设计。实验装置包括板 式换热器、加热器、冷却器、流量计、温度计和压力计等。实验过程中，保持入 口流速、温度和压力等参数不变，通过测量换热器出口处的温度和压力变化来计 算换热器的传热系数和阻力。同时，为了验证数值模拟的准确性，还对实验数据 进行了比较和分析。
此外，通过对板式换热器的模拟结果进行优化设计，可以有效提高其性能和 适用范围。例如，通过改变板片材料、增加板片厚度、优化板间间距等方式，可 以提高板式换热器的传热系数和可靠性；通过采用不同的湍流模型和壁面函数， 可以进一步优化数值模拟结果。
结论
本次演示基于FLUENT软件对板式换热器进行了三维数值模拟，并通过实验验 证了模拟结果的可靠性。结果表明，FLUENT软件在板式换热器数值模拟中具有较 高的准确性和可靠性，可以为板式换热器的优化设计提供有效的数值支持。同时， 通过对板式换热器的模拟结果进行优化设计，可以有效提高其性能和适用范围。
基于Fluent的换热器流场模拟
第1章绪论 (2)1.1换热器的分类 (2)1.2 换热器研究与发展 (3)1.2.1换热器发展历史 (3)1.2.2 换热器研究及发展动向 (3)1.2.3 国外新型换热器技术走向 (4)第2章管壳式换热器 (9)2.1 管壳式换热器结构 (9)2.2 管壳式换热器类型 (9)2.3 换热器的安装、使用及维护 (10)2.3.1换热器的安装 (10)2.3.2 换热器的清洗 (10)2.3.3换热器的维护和检修 (12)2.3.4换热器的防腐 (13)2.4 换热器的强化 (14)2.4.1管程的传热强化 (14)2.4.2 壳程的传热强化 (16)第3章流体传热的研究方法 (17)3.1 传热学的常用研究方法 (17)3.2数值模拟的求解过程 (17)第4章基于Fluent的管壳式换热器的数值计算 (20)4.1 Fluent简介 (20)4.2 基于Fluent的三角形排列的换热器流畅模拟 (21)结论 (31)第1章绪论换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器，广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工业等行业。
随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。
1.1换热器的分类换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能量十分大的领域。
随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。
适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器结构和形式亦不相同，换热器种类随新型，高效换热器的开发不断更新，具体分类如下。
(1)冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类：间壁式、混合式和蓄热式。
间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流进行换热。
间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。
管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。
FLUENT软件模拟管壳式换热器壳程三维流场
FL UENT 软件模拟管壳式换热器壳程三维流场刘利平 3黄万年(郑州大学化工学院摘要 -, , T 软件进行了三维数、温度场和压力场 , , 。
管壳式换热器数值模拟 FLU EN T 多孔介质分布阻力模型0前言数值模拟是换热器研究的一种重要手段。
应用计算流体力学模拟管壳式换热器无相变壳程流场 , 由 Patankar 与 Spalding 在 1974年最早提出 [1]。
但由于受到当时计算机与计算流体力学的条件限制 , 研究进展缓慢。
20世纪 80年代 , 由于核电厂换热设备的大型化、高参数化发展 , 促进了换热器数值模拟研究的开展 [2, 3]。
关于国内外的换热器数值模拟研究 , 采用二维研究的较多 , 而在三维研究方面 , 又通常采用自己编程的方法 [4, 5]。
利用 FLU EN T 软件 , 模拟管壳式换热器壳程三维流场 , 本文进行了有益的探索。
FLU EN T 是世界领先、应用广泛的 CFD 软件 , 用于计算流体流动和传热问题。
FLU 2 EN T 软件是基于 CFD 软件群的思想 , 从用户需求的角度出发 , 针对各种复杂流动的物理现象 , 采用不同的离散格式和数值方法 , 使得特定领域内的计算速度、稳定性和精度等达到最佳组合 , 从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。
1模拟模型111计算模型管壳式换热器壳程流场数值计算 , 采用了多孔介质与分布阻力模型。
由于换热器壳程结构复杂以及流动形态多样化 , 使得影响流体流动和传热的因素多 , 相对于管程而言 , 壳程流体的数值模拟复杂 , 特别是具有复杂折流板结构的情况 , 更为如此。
对于普通折流板换热器 , 壳程流体时而垂直于管束 , 时而平行于管束 ,还有一部分流体从折流板与管子之间的间隙中泄漏 , 同时管内流体与管外流体的热交换耦合在一起 , 因此进行管壳式换热器壳程流场的数值模拟 , 需要采用多孔介质与分布阻力模型来简化计算。
基于FLUENT的冷、热水混合器内三维流场数值模拟
基于FLUENT的冷、热水混合器内三维流场数值模拟张闯1120100662【摘要】本文介绍了FLUENT软件的主要特点及其在冷热水混合器内的应用情况。
通过运用FLUENT软件的标准 k-ε湍流模型对两种结构的冷、热水混合器模型进行三维数值模拟计算，分析其内部流场变化情况，通过模拟计算并对比两种模型的流场变化，能真实反映混合器内部的复杂流动，为混合器的设计和改进提供理论依据。
【关键词】FLUENT 冷、热水混合器标准 k-ε湍流模型引言工程热水恒温混合器，是为适应中央热水工程向大型化、自动化和人性化发展的技术要求而研发的，是为太阳能热水工程和各种生活热水供水系统专门配套的一种全自动洗浴水恒温控制设备。
广泛适用于宾馆、饭店、学校、医院、厂矿、机关及洗浴中心、游泳池等大中小型生活热水系统。
用户可以根据热水系统的用水量实际需要选择型号，并由用户自行调节设定洗浴水出水温度，高精度的实现洗浴水温度的自动控制。
恒温混合器的工作原理：当热媒水与冷水同时在等压比下进入本机混合器进行冷热水混合，冷热混合后的应用水进入缓冲室。
缓冲室的水温传感器将水温信号传输给温控装置，当缓冲室的水温比设定要求高（或低）时，温控装置对来自热水箱的热水和自来水（或冷水箱冷水）进行比例式控制，将热媒水和冷水控制在适度流量状态，从而使输出水温达到设定要求，使系统用水保持在恒温状态。
一、Fluent软件介绍FLUENT是美国FLUENT 公司开发的集流场、燃烧和热、质量传输以及化学反应于一体的商业CFD 软件, 也是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。
自其上市以来, 在全球众多的CFD 软件开发研究厂商中, FLUENT 软件占有最大的市场份额。
独特的优点使FLUENT 在水利船舶、材料加工、燃料电池、航空航天、旋转机械、噪声污染、核能与动力等方面均有广泛应用。
FLUENT 软件的最大特点是具有专门几何模型制作软件Gambit模块,并可以与CAD 连接使用,同时备有很多附加条件和附加方程添加接口，使用了目前较先进的离散技术和计算精度控制技术,如多层网格法、快速收敛准则以及光滑残差法等, 数学模型的离散化和软件计算方法处理较为得当。
基于Fluent软件的汽车散热器双侧三维数值模拟
文章编号:ISSN1005-9180(2007)01-0078-05X基于Fluent软件的汽车散热器双侧三维数值模拟潘伟东,巫江虹(华南理工大学,广州510641)[摘要]本文在对汽车散热器的物理模型单元进行了合理的简化处理后,利用Fluent软件,采用SIMPLE 算法和标准k-e湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了空气在散热器空气侧流动,水在散热器的水侧流动的双侧传热过程。
计算出散热器的平均换热系数,并通过模拟两种尺寸和五种流速的情况展示出提高散热器的散热效率的几种常规做法。
[关键词]汽车散热器,双侧传热,平均换热系数,Fluent,3D数值模拟仿真[中图分类号]TB65715[文献标识码]AThe3D Numerical Value Simulation of Automobile RadiatorP AN Weidong,W U Jianghong(South China Uni versity of Technolog y,Guangzhou,510641)Abstr act:After ratio nal predigestion of the auto mobile radiator.s physical model,by using the Fluen t software,adopt2 ing the SIMPLE arithmetic and k-e overflo w model,solving the N-S equation and energy equation,thi s text simulates the2sides flo w situation-air flo w and water flo w on tw o sides of automobile radiato r1Comparing several different size and velocity of the flo w si tuation.s av erage surface heat transfer coef1,conclusions are draw n on ho w to i mprove the structure o f the purpose to increase the average surface heat transfer coef1o f the auto mo bile radiator1Keywor ds:Automo bile radiato r,2sides flo w,A verage surface heat transfer coef1,Fluent,3D numerical value simu2 lation1前言汽车散热器是汽车发动机冷却剂与空气进行热交换的换热设备,汽车水冷发动机散热器由散热芯、进水室和出水室三部分组成。
基于Fluent软件的汽车散热器双侧三维数值模拟
基于Fluent软件的汽车散热器双侧三维数值模拟
潘伟东;巫江虹
【期刊名称】《制冷》
【年(卷),期】2007(026)001
【摘要】本文在对汽车散热器的物理模型单元进行了合理的简化处理后,利用Fluent软件,采用SIMPLE算法和标准k-e湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了空气在散热器空气侧流动,水在散热器的水侧流动的双侧传热过程.计算出散热器的平均换热系数,并通过模拟两种尺寸和五种流速的情况展示出提高散热器的散热效率的几种常规做法.
【总页数】5页(P78-82)
【作者】潘伟东;巫江虹
【作者单位】华南理工大学,广州,510641;华南理工大学,广州,510641
【正文语种】中文
【中图分类】TB657.5
【相关文献】
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三维换热器的F L U E N T模拟集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
FLUENT软件模拟管壳式换热器壳程三维流场
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摘要:基于各向异性多孔介质与分布阻力模型、修正k-ε模型和壁面函数法,对普通管壳式换热器壳程流体的流动与传热,利用FLUENT软件进行了三维数值模拟。
计算了不同流体初速下,管壳式换热器壳程的速度场、温度场和压力场,计算结果与实际情况相符,得到了有参考价值的结论。
关键词:管壳式换热器数值模拟FLUENT 多孔介质分布阻力模型
数值模拟是换热器研究的一种重要手段。
应用计算流体力学模拟管壳式换热器无相变壳程流场,由Patankar与Spalding在1974年最早提出[1]。
但由于受到当时计算机与计算流体力学的条件限制,研究进展缓慢。
20世纪80年代,由于核电厂换热设备的大型化、高参数化发展,促进了换热器数值模拟研究的开展[2,3]。
关于国内外的换热器数值模拟研究,采用二维研究的较多,而在三维研究方面,又通常采用自己编程的方法[4,5]。
利用FLUENT软件,模拟管壳式换热器壳程三维流场,本文进行了有益的探索。
FLUENT是世界领先、应用广泛的CFD软件,用于计算流体流动和传热问题。
FLU-ENT软件是基于CFD软件群的思想,从用户需求的角度出发,针对各种复杂流动的物理现象,采用不同的离散格式和数值方法,使得特定领域内的计算速度、稳定性和精度等达到最佳组合,从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。
1 模拟模型
计算模型
管壳式换热器壳程流场数值计算,采用了多孔介质与分布阻力模型。
由于换热器壳程结构复杂以及流动形态多样化,使得影响流体流动和传热的因素多,相对于管程而言,壳程流体的数值模拟复杂,特别是具有复杂折流板结构的情况,更为如此。
对于普通折流板换热器,壳程流体时而垂直于管束,时而平行于管束,还有一部分流体从折流板与管子之间的间隙中泄漏,同时管内流体与管外流体的热交换耦合在一起,因此进行管壳式换热器壳程流场的数值模拟,需要采用多孔介质与分布阻力模型来简化计算。
分布阻力是考虑换热管固体表面对流体流动所造成的动量损失。
根据多孔介质模型与分布阻力模型,可建立三维圆柱坐标系中流场与温度场的控制方程[6]。
此外,还可建立控制方程组的边界条件:(1)换热器入口流体的焓值(温度);(2)壳程流体进口截面的速度分布;(3)壳体的热边界条件(一般处理为绝热);(4)换热器出口,一般可取局部单向化条件。
几何模型
几何模型采用普通管壳式换热器,单管程、单壳程和弓形折流板,其结构简图如图1所示,换热器的几何参数列表1。
GAMBIT网格模型
(1)确定求解器
选择用于进行CFD计算的求解器,为Fluent/Fluent5。
(2)创建换热器模型及划分网格利用GAMBIT创建管壳式换热器的网格模型[7],即根据表1的几何参数绘制出换热器几何体,并在GAMBIT中创建三维物理模型,划分网格的间距为1mm。
(3)定义边界类型
在此模型中的边界类型有四种:进口(inlet)、出口(outlet)、管壁(gwall)以及壳壁(qwal l)。
(4)输出网格文件
选择File/Export/Mesh,输入文件的路径和名称。
(5)流体的物理参数
壳程介质为水。
常压;流体初速分别取0m/s、3m/s、5m/s及10m/s;流体进口温度360K,流体出口温度320K;管壁温度300K。
求解模型
(1)建立求解模型利用Fluent软件进行数值模拟。
求解的条件采用Segregated(非耦合求解法)、Implicit(隐式算法)、3D(三维空间)、Steady(定常流动)、Absolute(绝对速度)。
(2)设置标准k-ε湍流模型采用k-ε模型时,湍流粘性系数的取值,参考有关文献选取。
(3)设置边界条件设置流体入口边界条件、出口边界条件和壳体壁面的边界条件。
(4)设置监视器及迭代计算取不同的初速,开始迭代计算,在迭代130～150次时,计算收敛,分析其残差曲线。
2 结果与讨论
模拟结果
(1)压力场
分别模拟了不同初速的壳程流体压力场,其中,初速为5m/s的压力场分布如图2所示。
(2)速度矢量场分别模拟了不同初速的壳程流体速度矢量场,其中,初速为5m/s的速度矢量场如图3所示。
(3)速度矢量场的温度分布分别模拟了不同初速下壳程流体速度矢量场的温度分布,其中,初速为5m/s时速度矢量场的温度分布如图4所示。
(4)特殊平面压力分布图以初速为10m/s进行运算,创建x=0平面的压力分布图,如图5所示。
(5)流线图以初速10m/s进行运算,流体从进口到出口沿壳程的流线图如图6所示。
(6)XY曲线以初速为10m/s进行计算,分析管壳式换热器内流体压力的分布,绘制XY曲线。
取坐标系内点,,和点,,,构成的曲线变化如图7所示。
结果讨论
(1)在利用Fluent进行数值模拟时,使用二阶离散化方法,可以避免一阶离散化方法计算结果收敛性不理想、数据上下波动的情况。
(2)流场压力特性
由图2和图6可知,流体在入口处和出口处产生较大的压降,而流过每一块折流板的压降相对较小,并且流过每一块折流板的压降基本相同。
对于换热器壳程流场的总压力分布,从图2、图6及图7可看出,沿着流动方向整体呈下降趋势。
(3)流场速度矢量
由图3可知,由于折流板的存在,速度呈现周期性改变;换热管的存在,使流体之间的掺混更为剧烈;在每一块折流板附近,都存在一个流速较低的区域;在进出口区域,流体流速有较大的变化。
(4)流场温度分布
由图4可知,温度沿壳程流向逐渐减小,且随折流板个数的增加,温度的下降幅度逐渐变小。
初速为5m/s的流体,温度的变化范围为～。
(5)流线图分析
图6显示的是流体从进口到出口的流线图,该图共设置了10条流线,清晰地描述了流体的流动轨迹。
3 结论
本文以常用的弓形折流板管壳式换热器为研究对象,对换热器的壳程三维流场进行了流动与传热数值模拟。
在不同的流体初速下,得到了换热器壳程流体压力场、温度场及速度矢量场等的分布图,并对结果进行了讨论,计算结果与实际情况相符,说明计算模型合适。
本文利用FLUENT 软件进行的换热器壳程流场三维数值模拟,是对换热器数值研究的有益探索。