本篇章將簡要介紹什么是共軛換熱？并分享一個關于共軛換熱的簡單案例_

▉ 共軛換熱

▉ 案例解析

▉ 討論

問：什么是CHT？共軛換熱？

答：Conjugate Heat Transfer，即共軛換熱是指兩種材料熱屬性的物理之間通過介質或者直接接觸，發生的一種耦合換熱現象。

◆流體傳熱與固體傳熱相互耦合。

◆由于流體求解器同時具備流體與固體傳熱計算的能力，因此可以直接采用流體求解器進行求解，無需使用流固耦合計算。

◆流體求解器能夠求解流體對流、傳導、輻射傳熱，對于固體傳熱計算，只能求解熱傳導方程。

問：為什么使用CHT？

◆如果只關心流體區域與固體壁面之間的傳熱，不涉及固體壁面內的導熱，這僅是一個對流換熱問題，不涉及耦合換熱。

◆當我們對流體域中含有固體材料的溫度分布感興趣時，可以使用conjugate heat transfer（CHT）進行數值模擬。

?解決在管道總存在流體且溫度會透過管壁傳遞時溫度傳熱；

?兩個流體區域被厚壁分離，能量能通過壁厚從一個流體區域傳向另一個流體區域時；

?必須存在固體部分才能進行CHT數值模擬，即必須同時存在流體區域和固體區域；

▉ 問題描述

管道長2m，管道內徑0.04m，壁厚0.005m；

管道內流通熱水，入口速度1m/s，熱水溫度350K，湍流強度5%，水力直徑0.04m；

環境溫度為300K；

空氣與管道外表面的傳熱系數為20W/(m^2·K)；

管道材質為Steel，可直接在Fluent材料庫中調用；

▉ 建模、前處理

本案例模型比較規則，比較適合采用六面體網格；

可自行選擇自己喜歡的建模軟件和前處理方法進行模型的創建與前處理，或可直接采用我的模型，模型中流體區域fluid與管道固體區域pipe是完全節點合并的，模型文件會在篇章末尾進行分享；

分享中另附一篇該案例的網絡教程，其固體區域與流體區域未進行節點合并，而是選擇采用Interface進行數據交互；

▉ 模型導入

導入模型，進行check，主要不能出現負體積和負面積，依據需要設置Scale和Units(單位)，General界面其他保持默認即可_

▉ 模型選擇

開啟能量方程；

雙擊打開Viscous，選擇k-epsilon方程，其他保持默認；

▉ 賦予材料屬性

本次使用的流體材料為water-liquid，固體材料為steel，在Fluent Database中就有，可直接Copy(復制)出來使用；

分別將這兩種材料屬性賦予流體域和固體域；

▉ 邊界條件設置

設置入口為速度入口邊界條件；

設置出口為壓力出口邊界條件；

設置well_out的type為well，并對其進行熱邊界條件設置；

設置well_side的type為well，并對其進行熱邊界條件設置；

關于well_out和well_side分別是哪個面可自行打開模型查看；

[注意]

◆在模型導入時，流體域與固體域的交界處會自動生成一個well和一個well_shadow，其中well是流體域的邊界，設置內包括Momentum(針對流動的動量設置)和Thermal(針對熱的熱邊界設置)，而well_shadow是固體域的邊界，設置內僅包括Thermal(針對熱的熱邊界設置)；

▉ 監測設置、初始化、計算

可對出口的平均溫度進行設置監測以便于查看計算的收斂情況，對模型進行初始化后計算_

▉ 后處理

計算完成后可進行后處理操作_