不同溫度狀態下裝配體熱固耦合分析
不同溫度狀態下裝配體熱固耦合分析
流固耦合傳熱廣泛存在于機械、動力、能源、航空航天、化工和核工等工程領域。它一方面指流體與固體內傳熱過程通過流固交界面的位移、形變、傳熱和相變等作用相互耦合，另一方面指流固交界面上流動、輻射和燒蝕等不同物理過程相互耦合。
對于某些流體與固體之間的對流換熱問題 ，熱邊界條件無法預先給定，而是受到流體與壁面之間相互作用的制約。這時無論界面上的溫度還是熱流密度都應看成是計算結果的一 部分，而不是 已知條件。像這類熱邊界條件是由熱量交換過程動態地加 以決定而不能預先規定的問題 ，稱為流固耦合傳熱問題。
用流固耦合傳熱方法可以將流體與固體之間復雜的外邊界條件變成相對簡單的內邊界進行處理，不但減少了邊界條件，又符合實際狀態 從而提高了仿真的合理性和精度 。
緊耦合
Stokos、Hooper、Kazemi-Kamyab等開發了將流體及固體內所有物理過程進行瞬態緊耦合算法，能使計算結果與實驗結果高度吻合。但是，該瞬態緊耦合計算需要消耗大量的計算資源，難以用于解決實際復雜工程問題。根據問題的特征，有些研究者近似認為在計算時間內，某些參數的狀態是不變的，進而直接將瞬態問題轉化為穩態問題。對于絕大多說不能通過準穩態處理直接轉化為穩態問題的瞬態問題，有些研究者主張保留耦合的非穩態特性，提出各部分分別進行瞬態求解,并通過邊界條件、參數值及活動網格等方式進行實時信息交互的瞬態松耦合傳熱問題的求解。
如 Bauman 和Kazemi-Kamyab等針對高超聲速流中固體表面帶輻射及燒蝕相變過程的流固耦合強制對流傳熱問題，提出將流體 Navier-Stokes 方程與固體導熱、輻射及燒蝕相變過程分別進行瞬態求解，并利用流體數值計算結果對其他求解方程的邊界溫度和熱流加以修正，直至迭代收斂。Lohner 等針對飛機氣彈分析中帶固體形變的流固耦合傳熱問題，將流體 Navier-Stokes 方程及固體導熱和應變方程分別求解，并利用流體數值計算結果對其他求解方程的邊界溫度和熱流加以修正，同時利用固體應變方程的計算結果修正流體耦合邊界位置和速度邊界條件，直至迭代收斂。
松耦合
有些研究者提出了基于準穩態流場的松耦合算法，即近似認為在整個流固耦合傳熱過程中，流場處于若干個準穩態，每一個準穩態的流場都使用穩態 Navier-Stokes 方程求解。如 Kontinos結合二維邊界單元法和高超聲速計算流體力學( CFD) 算法的松耦合算法，分析了高超聲速流與機翼前緣的耦合傳熱問題。Chen 和Zhang等交替進行穩態流場計算與固體燒蝕和瞬態導熱的松耦合算法計算了帶燒蝕的流固耦合傳熱問題。
今天，由斯姆勒數值仿真技術研究院的寧老師就不同溫度狀態下裝配體熱固耦合分析來進行講述。
本次活動是斯姆勒同技術鄰雙方合作進行的，為大家免費學習。
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