fluent传热模拟

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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 vE h ρ=-+ （11.2.2）其中，显焓h 的定义（对理想气体）为：jj jh Yh =∑（11.2.3）对不可压流体：j j jph 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： ,refTj 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 kH vHHS 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：jj jH YH =∑其中，j Y 为组分j 的质量分数： (),0,,refjTj 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： 2eU Br k Tμ=∆ （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。

若用户希望禁止此项，可以使用Species Model panel .面板中的Diffusion Energy Source 选项来屏蔽。