對流換熱是指發生于運動流體和固體壁面之間的熱交換現象。

對流換熱強度由牛頓冷卻定律來確定：

qs=h(T。-Trer)(1)

式中，qs為熱流密度，h為對流換熱系數，T為固體壁面溫度，Trer為運動流體的特征溫度(參考溫度)。

在上述公式中，熱流密度和溫差之間呈現一個簡單的線性關系，但是，在真實的對流換熱中，由于壁面處的流動處處不同，造成q和h在壁面的分布也不相同。更為重要的是，對流換熱系數的定義必須依賴于給定的參考溫度，因此，對于相同的熱流密度來說，存在多種對流換熱系數和參考溫度的組合。

傳統上，換熱系數數據來源于實驗。但是，邊界層理論(位于表面附近的流體層，其中粘度和導熱的影響占主導地位)的發展使得我們能夠用分析的方法計算對流換熱系數。因此，在STAR-CCM中，使用邊界層理論來計算對流換熱系數。因此，在 STAR-CCM+中，模擬對流換熱系數的概念核心來源于標準壁面函數( standard wall！function，SWF)，熱流密度的公式為

公式中的參數解釋如下：

聯立公式(1)和(2)即可求得對流換熱系數。對流換熱系數總是與參考溫度成對出現的，不能只說對流換熱系數而不說明參考溫度。標準壁面函數(SWF)是一組半經驗函數，用于描述近壁區域(邊界層)中的流動現象。該模型使用層流/湍流 Randt數、無量綱近壁面速度、湍流能量來描述T和α

在本節中，我們討論關于準確使用SWF和上述內置后處理傳熱系數的建議，但重申STAR-CCM+總是使用公式(2)來求解表面局部熱通量。這個表達式體現了重要的邊界層概念，

用戶需要遵循建議以確保其正確應用該模型。傳熱系數(HIC)是 STAR-CCM后處理結果，可用于與其他解決方案進行比較，可視化或導出到其他應用程序，如 ABAQUS， Nastran等。

一般來說，標準壁面函數為大多數高雷諾數、壁面流動提供了合理的計算精度，但是當流動條件與用于定義功能的理想條件不同時，它們的應用會受到限制。這些限制包括

普遍的低雷諾數或近壁效應(比如，流過小間隙或高粘度低速流體流動)。

通過墻壁大量蒸騰(例如吹/抽)。

逆壓梯度導致邊界層分離。

強力(例如，靠近旋轉盤或浮力驅動的流動)。

●近壁處的三維流動(例如，εkman螺旋流動或強傾斜的3D邊界層)

當在SIAR〔CM內部計算流體/固體的耦合換熱時，不同的HTC選擇不會影響最終的計算結果。但是，當使用其他軟件來計算固體的溫度時，不同HT℃的選擇就會非常重要，將會影響計算結果。

對于雙向耦合的流體/體溫度計算來說，我們的建議方案是：固體模型傳遞給流體模型表面溫度

●流體模型傳遞給固體模型對流換熱系數和響應的參考溫度

STAR CCM Orline

■單熱模型：不包括相變、輻射換熱

◆使用 Specified Y+ Heat transfer Coefficient和 Specified Y+ Heat transfer Reference Temperature

多熱模型：流體流動+輻射+相變

◆使用 Local heat transfer coefficient和 Local Heat Transfer Reference Temperature

1)局部換熱系數 Local heat transfer coefficient(LHTC)

不合理的參考溫度將會造成不合理的數值對于lowy+網格來說，其結果與文獻差別較大

2)設置y+值換熱系數 Specified y+ Heat transfer coefficient(Sy+HTC)

●合理的y+值可以得到與文件一致的數值不需要選擇參考溫度

3)換熱系數 Heat transfer coefficient(HTC)

危險，如果選擇不合理的參考溫度，可能得到負值的HTC當溫度變化是，比較難以確定參考溫度

4)虛擬局部換熱系數 /irtual local heat transfer coefficient( VLHTC

危險，謹慎使用不與任何參考溫度配對與文獻的數值差別較大

文章來源：新能源汽車熱管理仿真技術