11-fluent传热模型

2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary 传热模型传热模型 Introductory FLUENT Training 7-2 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008 大纲  Energy Equation 能量方程  Wall Boundary Conditions 壁面边界条件  Conjugate Heat Transfer 耦合传热  Thin and two-sided walls 薄面及两面壁面  Natural Convection 自然对流  Radiation Models 辐射模型  Reporting – Export 报告－导出 能量方程 7-3 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008  能量输运方程 每单位质量的能量 E 定义为 能量 E 中的压力和动能项在基于密度的求解器中会自动加入，在基于压力的 求解器中会忽略，可以通过命令行打开 Define/models/energy   h j jj SVJhTkpEV t E           effeff 能量方程 2 2 Vp hE   Conduction 传导 Species Diffusion 物质扩散 Viscous Dissipation 粘性耗散 能量方程－粘性耗散项 7-4 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008 能量方程－粘性耗散项  由于耗散造成的能量源项  viscous heating 粘性剪切作用产生 的热量  当粘性剪切力大或者高速可压流动 中较重要  通常可以忽略  在基于压力求解器中缺省不含  在基于密度求解器中包含  当 Brinkman 数接近或超过 1 时比 较重要 V eff Tk Ue    2 Br 能量方程－物质扩散项 7-5 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008 能量方程－物质扩散项  由于组分扩散造成的能量源项  包括由于物质扩散造成的焓的输 运效果  默认在基于密度的求解器中包含  在基于压力的求解器下可以关闭           j jj Jh 能量方程其它项 7-6 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008 能量方程其它项  由化学反应引起的能量源项  各种组分的生成焓  各种组分的体积反应率  辐射引起的能量源项  相间能量源项  包括连续相和离散相之间传热  DPM ，喷雾，粒子等   h j jj SVJhTkpEV t E           effeff 固体区域的能量方程 7-7 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008 固体区域的能量方程  计算固体区域的热传导  能量方程  可以使用各项异性的传导 率（仅限于压力求解器）   h STkhV t h    Tkij 壁面边界条件 7-8 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008 壁面边界条件  五种热量条件  Radiation 辐射  外部物体传热给壁面  给出发射率和  混合  组合对流和辐射边界条 件  壁面材料可以定义一维方向 的厚度和导热计算 耦合传热 7-9 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008 耦合传热  能够计算固体热传导，并且与流体的对流换热耦合  耦合边界条件对任意分隔两个单元体的壁面区域适用 Grid Temperature contours Velocity vectors Example -- Cooling Flow over Fuel Rods 耦合传热举例 7-10 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008 Circuit board externally cooled k 0.1 W/m∙K h 1.5 W/m2∙K T∞ 298 K Air Outlet Air inlet V 0.5 m/s T 298 K 耦合传热举例 Electronic Chip one half is modeled k 1.0 W/m∙K Q 2 Watts Top wall externally cooled h 1.5 W/m2∙K T∞ 298 K Symmetry Planes 举例－网格和边界条件 7-11 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.ANSYS, Inc. Proprietary Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008 举例－网格和边界条件 Flow direction Board solid zone Chip solid zone 2 Watts source Convection Boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp. Convection boun