本教程演示了管殼式換熱器內的流體流動和傳熱問題的設置和求解。計算域包含殼體（流體域）、管道（固體域）以及管道內流體區域（流體域）三部分組成。

 1     啟動Workbench并建立分析項目 

（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入ANSYS Workbench 19.2界面。

（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項，即可在項目管理區創建分析項目A。

 2     導入幾何體 

（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。

（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導入leak.agdb幾何體文件。

 3     劃分網格 

（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網格劃分。

（2）右鍵殼體入口平面，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，輸入名稱Hot-inlet，單擊OK按鈕確認。

（3）同步驟（2）創建殼體出口，命名為Hot-outlet。

（4）同步驟（2）創建管體的出入口，分別命名為Cold-inlet，Cold-outlet。

（5）右鍵選擇殼體，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱Shell。

（6）同步驟（5）選擇內部管道固體域和流體域，分別命名為Tube-solid，Tube-fluid。

（7）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項，開始生成網格。

（8）網格劃分完成以后，單擊模型樹中Mesh項可以在圖形窗口中查看網格。

（9）執行主菜單File→Close Meshing命令，退出網格劃分界面，返回到Workbench主界面。

（10）右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項，選擇快捷菜單中的Update項，完成網格數據往Fluent分析模塊中的傳遞。

 4     定義模型 

（1）雙擊A4欄Setup項，打開Fluent Launcher對話框，單擊OK按鈕進入FLUENT界面。

（2）單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。在SolverTime中選擇Transient，勾選Gravity，在Z中填入-9.81m/s2。

（3）在模型設定面板Models中雙擊Energy按鈕，彈出Energy（能量模型）對話框，勾選Energy Equation，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

（4）在模型設定面板Models中雙擊Viscous按鈕，彈出Viscous Model（湍流模型）對話框，在Model中選擇Realizable k-epsilon(2eqn)，在Near-Wall Treatment中選擇Scalable Wall Functions，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

 5     設置材料 

（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對話框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對話框，選擇water liquid單擊Copy按鈕確認。

（2）同（1），選擇固體材料銅。

 7     設置操作條件 

（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions面板。設置殼體材料為水，管道材料為銅，管道內材料為水。

（2）單擊Operating Conditions按鈕彈出Operating Conditions對話框，勾選Specified Operating Density，單擊OK按鈕并關閉對話框。

 8     設置交界面 

（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Interfaces→Mesh按鈕啟動的Mesh Interfaces對話框，依次選擇contact_region和contact_region_2，單擊Delete按鈕刪除Meshing自動生成的交界面。

（2）單擊Manual Create按鈕彈出Create/Edit Mesh Interfaces對話框，分別選擇contact_region-src和contact_region-trg，contact_region_2-src和contact_region_2-trg，勾選 Coupled Wall，創建interface1和interface2。

 9     邊界條件 

（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按鈕啟動的邊界條件面板。

（2）在邊界條件面板中，雙擊cold-inlet彈出邊界條件設置對話框。Velocity Magnitude輸入1，在Thermal選項卡中，Temperature輸入285，單擊OK按鈕確認退出。

（3）同步驟（2）設置Hot-inlet，Velocity Magnitude輸入1，在Thermal選項卡中，Temperature輸入368，單擊OK按鈕確認退出。

（4）在邊界條件面板中，分別雙擊設置wall-shell和wall-tube-solid，Thermal Conditions選擇Convection，Heat Transfer Coefficient輸入23，Free Steam Temperature輸入305，Wall Thickness輸入0.001，Material Name選擇copper，單擊OK按鈕確認退出。

 10     初始條件 

（1）單擊主菜單中Solve→Initialization按鈕，彈出Solution Initialization（初始化設置）面板。

Initialization Methods中選擇Hybrid Initialization，單擊Initialize按鈕進行初始化。

（2）在Solution Initialization（初始化設置）面板中，單擊Patch按鈕，彈出Patch對話框，在Zone to Patch中選擇所有計算域，Variable中選擇Temperature，在Value中填入293，單擊Patch按鈕。

 11     計算求解 

（1）單擊主菜單中Solve→Run Calculation按鈕，彈出如圖16-28所示Run Calculation（運行計算）面板。

在Time Step Size中輸入0.001，在Number of Time Steps中輸入1000，單擊Calculate開始計算。

 12     結果后處理 

（1）雙擊C4欄Results項，進入CFD-Post界面。

（2）單擊任務欄中 Location→ Plane按鈕，彈出Insert Plane（創建平面）對話框，保持平面名稱為“Plane 1”，單擊OK按鈕進入Plane（平面設定）面板。

（3）在Geometry（幾何）選項卡中Method選擇ZX Plane，Y坐標取值設定為0，單位為m，單擊Apply按鈕創建平面。

（4）單擊任務欄中 （云圖）按鈕，彈出Insert Contour（創建云圖）對話框。輸入云圖名稱為“Temp”，單擊OK按鈕進入云圖設定面板。

（5）在Geometry（幾何）選項卡中Locations選擇Plane 1，Variable選擇Temperature，單擊Apply按鈕創建速度云圖。