本教程演示了如何使用固體與流體或物體之間的耦合界面來模擬不同材料或相之間的熱傳遞。具體演示了如何模擬與環境空氣接觸的三維鋁立方體的散熱過程。

 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）右鍵選擇計算域外部所有壁面，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walls，單擊OK按鈕確認。

（3）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，依次選擇Mesh→Insert→Inflation。boundary選擇內部立方體壁面。

（4）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，依次選擇Mesh→Insert→Sizing。boundary選擇內部立方體壁面，Element Size填入0.009。

（5）設置網格尺寸為3.5e-2m。在Quality中，Smoothing選擇High。

（6）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。

（7）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。

（8）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。

（9）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     設置操作條件 

（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions面板。設置內部立方體材料為鋁。

（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。

 6     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，選擇contact_region，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，選擇contact_region-src和contact_region-trg，勾選 Coupled Wall，創建interface。

 7     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，雙擊設置walls，在Thermal選項卡中，Thermal Conditions選擇Convection，Heat Transfer Coefficient填入25，Free Stream Temperature輸入299，Wall Thickness輸入0.01，單擊OK按鈕確認退出。

 8     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cube，Variable中選擇Temperature，在Value中填入450，單擊Patch按鈕。

 9     計算求解 

（1）單擊主菜單中Solve→Run Calculation按鈕，彈出Run Calculation（運行計算）面板。

在Time Step Size中輸入0.0001，在Number of Time Steps中輸入1000，單擊Calculate開始計算。

 10     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-0.35，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。