ansys換熱器仿真步驟的案例
Fluent實用案例 | 螺旋翅片管式換熱器換熱仿真
<p>本案例利用Fluent能量方程對螺旋翅片管式換熱器展開了數值仿真計算。該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考，所進行的設置十分簡單。通過此案例后續可以對進一步通過參數化建模，對不同流速、基管尺寸、翅片半徑等參數進行設置，實現多工況的仿真計算，從而達到多目標優化的目的。</p><p><strong>1 workbench 設置</strong></p><p>本案例具體設置如下圖 ：</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/a73d4f107f58f883f2fc0a0da08f2be6.jpg"></p><p><strong>2 SCDM 設置</strong></p><p><strong>2.1 導入幾何</strong></p><p>整體幾何結構如下圖:中間為換熱器，外部為空氣域。基管長34mm，前后各留1mm間隔，翅片厚度為1mm，x方向壁面分別為進出口。z方向壁面設置為wall2，y方向壁面設置為wall1，對幾何結構進行共享拓撲處理。換熱器外表面命名為pipe，內表面命名為wall-</p><p>hot。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/989b58b5d3ceb34064e2c27613527b7f.png"></p><p><br></p><p><strong>3 Fluent Meshing 設置</strong></p><p><strong>3.1 網格設置</strong></p><p>采用 Fluent meshing 進行網格劃分，背景網格與前景網格皆采用六面體網格劃分，并劃分相對應的邊界層網格。
展開 Fluent周期性流動換熱仿真實例-翅片換熱器
案例描述：
氨水在間斷式翅片換熱器的流動換熱仿真。由于在間斷式翅片換熱器中重復的幾何單元多，這里取它的一個重復單元進行仿真分析即可，尺寸和邊界條件見下圖。
FLUENT 提供流向周期流的計算。這種流動具有廣泛的應用，如熱交換管道以及通過水箱的管流。在這些流動模式中，幾何外形沿流動方向上具有重復性的特點，從而導致了周期性完全發展的流動。這些周期性條件在足夠的入口長度后就會形成，具體與雷諾數和幾何外形有關。
周期性熱傳導的解策略：
完成了周期性熱傳導常數壁面溫度的用戶輸入之后，你就可以解決流動和熱傳導問題直至收斂。最為有效的解決方法是首先解沒有熱傳導的周期性流動，然后不改變流場來解熱傳導問題，具體步驟如下：
在解控制面板中關閉能量方程選項。菜單：Solve/Controls/Solution...。
解剩下的方程（連續性，動量以及湍流參數（可選））來獲取收斂的周期性流動的流場解。注意，當你在開始計算之前初始化流場時，請使用入口體積溫度和壁面溫度的平均值作為流場的初始溫度。
回到解控制面板，關閉流動方程打開能量方程。
解能量方程直至收斂獲取周期性溫度場。
當同時考慮流動和熱傳導來解決周期性流動和熱傳導問題時，你就會發現上面所介紹的方法相當有效。
1、導入網格
1.1 打開Fluent軟件，選擇2D求解器。
1.2 導入網格。
1.3 尺寸縮放。在本案例的附件網格，需要點擊Scale兩次，如下圖。
2、模型選擇
打開能量方程和湍流模型，其中，湍流模型設置如下。
3、材料
在流體材料庫中調出氨水ammonia-liquid (nh3<l>)的物性。
4、計算域設置
將計算域的材料設置為氨水。
展開 優化設計，提升性能 | 《ANSYS換熱器設計與開發仿真解決方案》現已開放領取
定義和應用
換熱器的種類
使用換熱器面臨的巨大挑戰
換熱器的分析與設計過程
分析方法
仿真對換熱器設計和開發的影響
換熱器設計難點與方案
預測換熱器結垢
換熱器設計和開發的最佳實踐
1 擴散器形狀優化
· 工程挑戰
· 仿真復雜性
· Ansys應對挑戰的關鍵功能
· 入口擴散器的形狀優化研究案例
2 導管螺紋形狀優化
· 工程挑戰
· 仿真復雜性
· Ansys應對挑戰的關鍵功能
· 波紋管
· 嚙合波紋管
3 共軛傳熱（CHT）
· 工程挑戰
· 仿真復雜性
· Ansys應對挑戰的關鍵功能
· Ansys Workbench Meshing 針對CHT繪制網格
4 冷熱循環熱機疲勞
· 工程挑戰
· 仿真復雜性
· Ansys應對挑戰的關鍵功能
5 蒸發和冷凝
· 工程挑戰
· Ansys應對挑戰的關鍵功能
· Semi-Mechanistic沸騰模型
· 蒸發和冷凝案例研究
6 系統耦合能力（0D，1D，3D耦合）
· 工程挑戰
· Ansys應對挑戰的關鍵
· 換熱器庫
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展開 414-基于相變材料回填并考慮地下水滲流影響的U形地埋管換熱器（地源熱泵）換熱仿真
414-基于相變材料回填并考慮地下水滲流影響的U形地埋管換熱器（地源熱泵）換熱仿真
備注：模型參數同404案例。
01
模型圖
02
仿真工況
入口條件：流體速度0.6m/s，velocity inlet，水溫36℃，直徑26mm。
土壤原始溫度：16℃。
計算域外圍和底部設為初溫16℃，計算域頂部設為絕熱邊界。
03
網格圖
使用ANSYS MESH制作混合網格（六面體、三棱柱和四面體）。
說明：實際應用時需要進行網格無關性驗證，以便選取合適的網格數量（兼顧計算速度和計算質量）。
04
仿真基本設置
1 瞬態計算，并考慮重力影響。
2 使用標準KE湍流模型。
3 打開能量方程。
4 為不同區域創建不同材質。
主要是創建管道、土壤和回填層的材質。
5 將不同材質分別賦給不同的域。
6 設置入口速度和溫度條件。
0.6m/s和36℃。
7 設置出口條件
根據實際選擇使用OUTFLOW。
或壓力出口條件，出口回流溫度16℃（土壤溫度）。
8 設置壁面條件
其中上表面可設置為外界（空氣）溫度，底面和側面可設置為土壤溫度（定溫邊界）。
9 可根據實際需要設置對某些位置的溫度監測。
監測出口和坐標為（xi,0,20）的點溫度，其中xi=0，0.5，1，1.95。
展開 
ANSYS APDL熱分析--換熱器熱膨脹分析(附命令流)
1.項目背景
蒸汽發生器排污熱交換器充分利用余熱、完成熱量轉換的試驗裝置，求結構完整性有著至關重要的意義，而高溫下軸向的熱膨脹是導致結構失效的主要原因之一，因而計算器熱膨脹量至關重要。
2.項目目的
利用ANSYS軟件，建立蒸汽發生器排污換熱器梁單元三維模型，對其在設計溫度下的熱膨脹量進行計算，為后續驗證換熱器裝置的結構完整性提供依據。
3.理論計算
熱膨脹量理論計算公式：
?L=α??T?L
其中：α為熱膨脹系數，△T為溫差，L為管道計算長度
在本實例中，溫差△T：管側為310℃；殼側為268℃
α：12e-6 mm/mm·℃；
L：管側為1500mm；殼側為800mm
計算得軸向熱膨脹量：
?L=310?12e-6?1500+268?12e-6?800=8.153mm
4.計算輸入
熱膨脹分析時，僅需要加溫度載荷，同時將框架底部固定約束即可。
展開 CFD專欄丨基于Inspire Fluid的隱式建模換熱器設計和熱仿真
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><strong>固體FEA</strong></p><p><br></p><p><strong>Inspire隱式換熱器建模步驟</strong></p><p><br></p><p><strong>雙流體換熱器的建模步驟如下：</strong></p><p><br></p><ol><li>創建換熱器芯</li><li>冷側入口擋板</li><li>冷側出口擋板</li><li>熱側入口擋板</li><li>熱側出口擋板</li><li>換熱器外殼</li></ol><p><br></p><p>在Fluid仿真設置中，將換熱器芯的固體區域設置為Embedded Solid，無須提取流體域。創建擋板的目的是區分內外側的通道，使得冷熱流體不摻混。</p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/x0yLiaf5fF6yoVibTeSqBpqMYyDTicj6spCUPFEnv4LqCMQiaM5wsGYdRCMXwXMg832E5iaG0oZhz8bE805AUic1y4DQ/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p class="ql-align-center">雙流體換熱器建模步驟</p><p><br></p><p><strong>隱式換熱器熱仿真</strong></p><p><br></p><p>隱式換熱器的外輪廓可以是任意形狀，以貼合殼體內壁，并支持布爾運算。
展開 換熱器設計與開發仿真解決方案
獲取完整版資料
換熱器是在兩種或兩種以上不同溫度的流體之間進行熱量交換的裝置。換熱器的應用范圍廣，尺寸差別較大。例如：鍋爐（HVAC，發電廠）、冷凝器（家用冰箱，HVAC，發電廠…）、蒸發器（家用冰箱，HVAC，發電…)、熱管(醫療設備，電子冷卻…）和廢棄再循環冷卻器（EGR)（汽車)等。
目錄
定義和應用
換熱器的種類
使用換熱器面臨的巨大挑戰
換熱器的分析與設計過程：流體的熱分析
分析方法
仿真對換熱器設計和開發的量化影響
換熱器設計難點與方案
預測換熱器結垢
換熱器設計和開發的最佳實踐
1. 擴散器形狀優化
1.1 工程挑戰
1.2 仿真復雜性
1.3 Ansys應對挑戰的關鍵功能
1.4 入口擴散器的形狀優化研究案例
2. 導管螺紋形狀優化
2.1 工程挑戰
2.2 仿真復雜性
2.3 Ansys應對挑戰的關鍵功能
2.4 波紋管
2.5 嚙合波紋管
3. 共軛傳熱（CHT）
3.1 工程挑戰
3.2 仿真復雜性
3.3 Ansys應對挑戰的關鍵功能
3.4 Ansys Workbench Meshing 針對CHT繪制網格
4. 冷熱循環熱機疲勞
4.1 工程挑戰
4.2 仿真復雜性
4.3 Ansys應對挑戰的關鍵功能
5. 蒸發和冷凝
5.1 工程挑戰
5.2 Ansys應對挑戰的關鍵功能
5.3 Semi-Mechanistic沸騰模型
5.4 蒸發和冷凝案例研究
6.
展開 COMSOL進階課程：換熱器三維仿真
COMSOL進階課程：換熱器三維仿真 COMSOL Masterclass: 3D simulation of a heat exchanger 發布年份：2026 課程時長：1小時 文件大小：579.6MB 語言：英文 課程內容 本課程從零開始搭建管殼式換熱器完整三維仿真模型，
使用GB151-2014《熱交換器》附錄C規范計算換熱器流體誘發振動情況并使用ANSYS 16.2校核固有頻率結果
流體誘發振動問題是曾在上個世紀40年代引起了廣泛的關注與深入的研究
一般來說是因為高速氣流沖刷某結構（如換熱器的換熱管）因誘發周期性脫離的卡門渦街引發的周期性激勵力與結構耦合所引發的 過大的耦合效應會使得結構發生振動、疲勞甚至破壞失效
本文所涉及的設備為擴展表面式管翅式熱交換器 其常規的迎面風速為2M/S左右 一般不用校核流體誘發振動問題 本設計的迎面風速為4.7米/S 筆者使用最新版GB 151-2014《熱交換器》附錄C 流體誘振動部分的算法經過校核后發現 原設計不合格 規范中規定的4個失效條件有3個滿足 必須更改結構 經修改 滿足了要求 結構是安全的 最后還使用Ansys 16.2的模態分析模塊校核了換熱管的固有頻率 以驗證手工計算結果
使用GB151-2014《熱交換器》附錄C規范計算換熱器流體誘發振動情況并使用ANSYS 16.2校核固有頻率結果.pdf
展開 求管殼式換熱器仿真相關的案例
有沒有大佬研究管殼式換熱器仿真換熱仿真的，帶帶我吧
FLUENT精典案例#320-管殼式換熱器仿真 ￥200
FLUENT精典案例#320-管殼式換熱器仿真
案例介紹
如下圖所示的管殼式換熱器，條件為：管程，冷水，20度，0.05ms；殼程，熱空氣，80度，0.1ms。不考慮外殼與外界的換熱，且未考慮管壁的厚度。
網格情況
使用ICEM非結構網格。
多物理場仿真驗證創新模型，助力提升換熱器效率
第二步，基于下列參數指定頂壁變形：
時間
通道高度
通道長度
振蕩頻率
振蕩幅度
通道長度方向上的波數
如需了解動態壁換熱器的完整建模細節，歡迎訪問“案例下載”頁面，下載模型文檔和 MPH 文件。
為了模擬傳熱和振蕩，我們耦合了兩個內置特征。第一個是共軛傳熱 多物理場耦合特征，它可以計算換熱器和水之間的熱傳遞；第二個是移動網格 特征，它支持模擬壁面和通道的變形情況。
靜態與振動換熱器
最后，我們來查看換熱器的靜態分析結果。當頂壁保持平坦不動時，質量流率為 5.5 g/s時，換熱系數為 2900 W/m2。
靜態換熱器通道中的溫度曲線。
下一組是動態壁換熱器的瞬態分析結果。振蕩在大約 0.6 秒后進入偽周期狀態。進入此狀態后，平均質量流率達到 10.5 g/s，幾乎等于靜態條件下的兩倍。不出所料，換熱系數也變得更高：振蕩幅度為 90％ 時約等于 19,000 W/m2。
左：溫度和流率變化。右圖：動態壁換熱器通道中的溫度曲線。
利用仿真，工程師可以有效地分析與優化換熱器設計，從而獲得最高性能和效率。
來源：COMSOL
展開 FLUENT基礎案例#359-簡易板式換熱器仿真（不考慮壁厚）
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FLUENT基礎案例#359-簡易板式換熱器仿真（不考慮壁厚）
01
案例介紹
如下圖所示的冷熱水換熱器（SpaceClaim模型），換熱板部分共十層，每五層（間隔）連通。長管一端進80℃熱水，短管一端進10℃冷水，另兩端均出水。
本例SpaceClaim模型關鍵提示：需要在不同的域之間設置共享拓撲，否則無法設置傳熱耦合面。
相關操作可以參考本公眾號之前的推送《三維網格劃分中無厚度面的處理（三）》
02
網格情況
ANSYS MESH網格（FLUENT檢測質量不低于0.7），如下圖。
03
仿真基本設置
1、穩態計算
2、標準k-ε湍流模型
3、流體介質設置
4、打開能量方程
5、冷水入口速度、溫度
6、熱水入口速度、溫度
7、初始化并計算，殘差曲線如下
04
基本結果
05
使用軟件及視頻情況
1、使用ANSYS WORKBENCH19.2制作案例：SpaceClaim建模；ANSYS MESH網格；FLUENT仿真；POST云圖成圖。
2、以上過程均有高清視頻，總時長約40分鐘，可在平臺購買。
展開 Ansys | 基于熱效應的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進行網格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設置和邊界條件。共創建六個分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開始時，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發生主要的相變，計算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復發生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應力云圖如圖3所示。
圖 3. 不同溫度下的應力云圖
（a）23.85℃ 時的等效應力云圖
（b）51.85℃ 時的等效應力云圖
總結
本仿真演示了如何模擬由形狀記憶合金制成的脊柱間隔器。通過力學加載和溫度變化，模擬了變形過程和形狀恢復過程。
展開 Ansys | 基于熱效應的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進行網格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設置和邊界條件。共創建六個分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開始時，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發生主要的相變，計算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復發生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應力云圖如圖3所示。
圖 3. 不同溫度下的應力云圖
（a）23.85℃ 時的等效應力云圖
（b）51.85℃ 時的等效應力云圖
總結
本仿真演示了如何模擬由形狀記憶合金制成的脊柱間隔器。通過力學加載和溫度變化，模擬了變形過程和形狀恢復過程。
<< 觀看案例視頻教程 >>
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