換熱器仿真ANSYS
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
換熱器仿真ANSYS的視頻教程
#359-ANSYS FLUENT板式換熱器全過程仿真案例有聲講解視頻教程
本案例針對介紹視頻（第一節試看視頻）中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。 1、使用ANSYS WORKBENCH19.2制作案例：SpaceClaim建模；ANSYS MESH網格（FLUENT檢測質量不低于0.7）；FLUENT仿真；POST云圖成圖。
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Inspire CFD 隱式建模換熱器仿真網絡研討會
本場研討會將為您介紹： 1.Inspire CFD簡介； 2.換熱器的隱式建模演示； 3.Inspire CFD換熱器熱分析演示。
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換熱器仿真ANSYS的實例教程
<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 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 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
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 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 
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形狀記憶合金（SMA）能夠在發生大變形后不產生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。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
形狀記憶合金（SMA）能夠在發生大變形后不產生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫學和結構工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
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<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><strong>基于增材制造的換熱器</strong></p><p><br></p><p>增材制造，即 3D 打印技術，是一種通過逐層堆疊材料的方式構建物體的制造方法。熱交換器的設計通常是最大化表面積和最小化壓降之間的平衡。晶格結構的使用被證明是增強傳熱從而提高熱交換器效率的一種可能方法。由于體積相對較小、重量輕且熱效率高，這些基于增材制造的換熱器已在航空航天、電子設備等領域得到廣泛應用。</
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
有沒有大佬研究管殼式換熱器仿真換熱仿真的，帶帶我吧
一、本期資料包含哪些內容？
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
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
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01
模型圖
02
仿真工況
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土壤原始溫度
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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
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