Fluent溫度的案例
ANSYS_Workbench-Fluent流固耦合溫度插值方法
自動(dòng)創(chuàng)建流固耦合面，將在Fluent里自動(dòng)設(shè)置為interface
劃分固體網(wǎng)格和流體網(wǎng)格因?yàn)槭怯邢摅w積法，所以單元邊不帶中間節(jié)點(diǎn)Named selections命令分別創(chuàng)建lnlet，outlet和wllout.Wallout用來(lái)定義固體外表面與環(huán)境的對(duì)流換熱邊界條件
三
關(guān)閉Meshing窗口返回到project schematic界面，右擊Mesh→Tansfer Data To New→Fluent，將建立Fluent的分析項(xiàng)目。
此時(shí)mesh 后面變?yōu)殚W電符號(hào)，需右擊它再點(diǎn)菜單中update
雙擊Setup，打開Fluent窗口，設(shè)置材料流相固相、激活能量方程、湍流模型、邊界條件等。進(jìn)口流速1m/s，600k，出口pa，wallout定義對(duì)流換熱系數(shù)5，環(huán)境溫度300k。
右擊點(diǎn)update，閃電符號(hào)變?yōu)楣刺?hào)
溫度云圖
四
關(guān)閉Fluent窗口，返回projectschematic界面，右擊B Fluent project/Solution→
Transfer data to new→static structural，出現(xiàn)新的C project，然后鼠標(biāo)點(diǎn)擊A的Geometry并按住不放，拖放到C額Geometry上松鼠標(biāo)，這樣出現(xiàn)連接線，A的Geometry可以傳遞到C中。
展開 Workbench fluent風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片流場(chǎng)及溫度場(chǎng)仿真，附詳解視頻及原模型 ￥96
網(wǎng)格劃分與命名選擇
2.1 網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置
雙擊mesh進(jìn)入網(wǎng)格劃分模塊，先進(jìn)行全局網(wǎng)格控制，進(jìn)入ANSYS Fluent Meshing模塊，設(shè)置全局最大尺寸為5000 mm。
局部加密葉片表面網(wǎng)格：添加“Face Sizing”，設(shè)置尺寸為300 mm。若存在負(fù)體積網(wǎng)格，需調(diào)整局部尺寸或重新劃分。
2.2 命名選擇（Named Selections）
關(guān)鍵命名組定義
Inlet：選擇流體域前端面，指定為速度入口。
Outlet：選擇流體域后端面，指定為壓力出口。
Blade：隱藏其他部件后框選所有葉片表面，指定為固定溫度邊界。
Wall：選擇風(fēng)機(jī)外表面，設(shè)為壁面。
命名沖突處理，若出現(xiàn)“Duplicate Named Selection”錯(cuò)誤，需檢查名稱是否重復(fù)，并在模型樹中刪除冗余組。軟件會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建接觸，無(wú)需單獨(dú)設(shè)置即可，流場(chǎng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別為接觸面。
關(guān)閉該模塊進(jìn)入fluent模塊，雙擊對(duì)應(yīng)模塊即可進(jìn)入流體模塊。
3. 求解設(shè)置與邊界條件
材料屬性與求解器配置
材料庫(kù)設(shè)置，在Fluent中雙擊空氣材料（Air），可以設(shè)置對(duì)應(yīng)材料屬性。
展開 基于ANSYS-Maxwell-Fluent-CFX的變壓器溫度分析
基于ANSYS-Maxwell-Fluent-CFX的變壓器溫度分析
隨著電力設(shè)備的日益復(fù)雜和高效，變壓器的電磁場(chǎng)已經(jīng)分享過(guò)，參考前文。但是電氣設(shè)備的溫度管理變得尤為重要。過(guò)高或過(guò)低的溫度都可能影響變壓器的性能和壽命。我們?cè)敿?xì)介紹如何利用ANSYS軟件家族中的Maxwell、Fluent和CFX等工具，對(duì)變壓器進(jìn)行精確的溫度分析。
一、變壓器溫度升高的原因
變壓器在工作過(guò)程中，由于鐵芯損耗、繞組損耗等原因，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。如果這些熱量不能及時(shí)散發(fā)，就會(huì)導(dǎo)致變壓器溫度升高，進(jìn)而影響其性能和壽命。
二、變壓器溫度分析的方法
1. Maxwell計(jì)算功率損耗
首先，我們利用ANSYS Maxwell進(jìn)行電磁場(chǎng)分析，計(jì)算變壓器的功率損耗。Maxwell軟件可以模擬變壓器的電磁場(chǎng)分布，從而精確計(jì)算出鐵芯損耗、繞組損耗等，參考前面的文章。計(jì)算出功率損耗分布，可以看到不同位置的功率損耗是不同的,功率損耗密度不同.
變壓器模型
變壓器模型產(chǎn)生的功率損耗分布
2. Fluent計(jì)算溫升
我們使用ANSYS Fluent進(jìn)行流體溫升分析，該方法的好處是可以自動(dòng)計(jì)算空氣或者冷卻水的對(duì)流換熱系數(shù)，以計(jì)算變壓器的溫升。可以模擬變壓器內(nèi)部的流體流動(dòng)和熱量傳遞過(guò)程。Fluent支持多種物理模型，包括傳熱、流動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)等，可以全面分析變壓器內(nèi)部的熱傳遞過(guò)程。通過(guò)Fluent，我們可以得到變壓器內(nèi)部各點(diǎn)的溫度分布和流場(chǎng)分布。
展開 基于fluent的溫度控制過(guò)程的熱仿真分析
有朋友需要使用fluent來(lái)仿真電子設(shè)備或服務(wù)器或電池系統(tǒng)的溫度控制過(guò)程嗎，近期打算做一個(gè)仿真教程，有需要的請(qǐng)留言
基于FLUENT/UDF模擬PID電阻加熱溫度控制過(guò)程
基于FLUENT/UDF 模擬先以0.5℃/s升溫，再保持70℃溫度不變工況，模擬根據(jù)PID溫度控制過(guò)程，根據(jù)設(shè)置sensor溫度和仿真sensor溫度來(lái)評(píng)估，PID參數(shù)設(shè)置合理性；
大家感興趣請(qǐng)留言，我會(huì)盡快錄制課程！！有特殊案例需求，可以私信我，我也可以加到課程里面
發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸風(fēng)冷散熱器溫度場(chǎng)分析 FLUENT 報(bào)錯(cuò)
在把氣缸畫好網(wǎng)格后，在外面畫了一個(gè)流體的風(fēng)洞網(wǎng)格，在導(dǎo)入FLUENT 求解時(shí)提示grid connectivity information not available，是不是氣缸的網(wǎng)格和流體的網(wǎng)格要做一個(gè)特殊的處理，希望大師給指點(diǎn)……
氫氣減壓閥FLUENT仿真質(zhì)量、流量計(jì)算、氫氣溫度負(fù)40。 ￥49
ANSYS版本為2022R2，內(nèi)含仿真1G大小文件，模型
基于Fluent與ANSYS workbench的齒輪箱熱固耦合溫度場(chǎng)仿真案例
對(duì)于本例，由于研究對(duì)象復(fù)雜，網(wǎng)格數(shù)目多，難于收斂，且同時(shí)耦合了Fluent中的多種模型，求解起來(lái)必須兼顧各種模型都能夠易于收斂，因此宜選擇計(jì)算精度稍低但能夠確保收斂的方程。因此時(shí)間步和松弛因子也需要做出相應(yīng)調(diào)整，為模擬一定的真實(shí)時(shí)間，計(jì)算步數(shù)相應(yīng)地增加，需要的計(jì)算時(shí)間也會(huì)增大。
四、結(jié)果分析
結(jié)果后處理在CFD-post中進(jìn)行。我們把不同步的結(jié)果保存起來(lái)，可以生成avi或者mpeg格式的動(dòng)畫，顯示分液面的變化情況，非常直觀地體現(xiàn)了油液潤(rùn)滑的整個(gè)過(guò)程。
圖23 觀察甩油情況
圖24 初始時(shí)刻流場(chǎng)
圖25 0.015s流場(chǎng)
圖26 0.03s流場(chǎng)
圖27 0.06s流場(chǎng)
在fluent中最好根據(jù)想要的時(shí)間間隔設(shè)置每隔N步自動(dòng)保存結(jié)果，這樣在后處理中有充足的結(jié)果可用，不會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)分辨率過(guò)低的情況，即時(shí)間跨度過(guò)大。
仿真步數(shù)可以自行選擇，這里選取了前600步的狀態(tài)進(jìn)行分析。由于步數(shù)大少，大齒輪處在油浴當(dāng)中，溫升小，因此觀察小齒輪，溫度攀升較快。
圖28 0.18s溫度云圖
圖29 0.36s溫度云圖
圖30 不同轉(zhuǎn)速溫升對(duì)比
通過(guò)仿真可以對(duì)比不同轉(zhuǎn)速下，小齒輪的溫升狀況。實(shí)際上轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了：
生熱量，通過(guò)公式計(jì)算；
甩油程度。
在fluent中甩油的程度對(duì)溫度變化有一定影響，但是當(dāng)轉(zhuǎn)速足夠大的時(shí)候，這個(gè)影響又變得不那么明顯。因此兩條曲線的形狀是相似的，只是單純的受到發(fā)熱量的支配。如果是低速重載情形，轉(zhuǎn)速很低（本例未包含），比如10rpm，這時(shí)候甩油困難，齒輪可能會(huì)發(fā)生膠合。
展開 熱流固耦合場(chǎng)穩(wěn)態(tài)分析實(shí)例
熱流固耦合場(chǎng)穩(wěn)態(tài)分析實(shí)例（Fluent+Steady Thermal）；
網(wǎng)格工具Ansys Meshing，模擬平臺(tái)Workbench；
問(wèn)題描述：
01 組合分析模塊；
02 導(dǎo)入幾何文件；
03 生成流體區(qū)域；
04 設(shè)置對(duì)稱面
05 劃分網(wǎng)格
06 標(biāo)記面
07 在fluent中定義溫度單位
08 定義物理模型（湍流）
09 打開能量方程
10 定義流體材料屬性（水）
11 定義鋼管材料屬性（鋼）
12 指定區(qū)域材料類型
13 定義邊界條件（入口流速，溫度）
14 求解控制
15 初始化
16 監(jiān)控
17 求解
18 在 Steady-Thermal中定義邊界條件
19 求解
總結(jié)：
01 Fluent中包含了流場(chǎng)和鋼管；
02 將Fluent的溫度結(jié)果傳遞到Steady-Thermal中；
Txingguan.7z
展開 積鼎流體仿真軟件VirtualFlow: 鋰電池液冷散熱數(shù)值計(jì)算
模組內(nèi)部各部件的溫差控制在40K以內(nèi)，此外由于導(dǎo)熱膠的導(dǎo)熱作用較強(qiáng)，其溫度與相鄰的電芯溫度基本一致。</p><p>下圖為冷板內(nèi)部流體域的溫度和速度云圖，從圖中可以看出，水通過(guò)冷板與電芯進(jìn)行了換熱后，從入口流到出口的過(guò)程中其溫度呈上升趨勢(shì)。
基于Maxwell和fluent的電磁爐加熱分析 ￥18.8
上次為大家分享了ANSYS中的電磁和熱的耦合方法，獲取相應(yīng)的溫升和結(jié)構(gòu)變形( 沒(méi)看過(guò)的同學(xué)可以回去看這里http://www.yqgqt.org.cn/content/post/309265).本次使用ANSYS當(dāng)中的Maxwell和fluent對(duì)電磁爐加熱水進(jìn)行分析。相對(duì)于ANSYS的熱分析方法，fluent軟件能更好的模擬物體表面的對(duì)流散熱，相對(duì)于對(duì)流系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)輸入，fluent的自動(dòng)計(jì)算有更好的準(zhǔn)確性。
圖1.空間溫度分布
基本原理為線圈在電磁爐中通電，然后在鍋底產(chǎn)生渦流，加熱鍋底，進(jìn)而熱傳導(dǎo)到鍋中的水，加熱水升溫，其主要的散熱為周圍的空氣。
主要分析本次采用ANSYS中的Maxwell計(jì)算高頻在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而產(chǎn)生熱量，將熱量讀取到fluent中，設(shè)置fluent的散熱條件，將鍋中的水加熱到一定的溫度。
由于具體參數(shù)未知，該分析的所有輸入?yún)?shù)都是假設(shè)數(shù)據(jù)，所以其結(jié)果與真實(shí)結(jié)果有一定的差距，該方法供大家學(xué)習(xí)
1.建立耦合場(chǎng)分析環(huán)境
在workbench中建立Maxwell 和fluent的耦合場(chǎng)，將模型共享鏈接，將maxwell和fluent的setup鏈接，表示讀取maxwell的熱生成。
圖2 耦合流程建立
2.Maxwell建立渦流場(chǎng)分析
在maxwell當(dāng)中建立相應(yīng)的模型，賦予材料，建立region域，設(shè)置線圈的電流和輸入端，建立求解，輸入相應(yīng)的高頻，求解之后提取結(jié)果，可以獲取相應(yīng)的電流密度和功率損耗。
圖3.Maxwell渦流場(chǎng)分析
圖4 功率分布
3.fluent建立溫度場(chǎng)分析
在fluent的DM中讀取maxwell的幾何模型，系統(tǒng)自動(dòng)將region過(guò)濾掉，只讀取了相應(yīng)的實(shí)體模型，在DM中建立熱分析的空氣域，模型最好將空氣的上側(cè)建立多一些，這樣更容易表示散熱的效果。
展開 
三十八、Fluent融化凝固模型參數(shù)設(shè)置依據(jù)
wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p>href為參考焓reference enthalpy，Tref為參考溫度reference temperature，cp為定壓比熱容</p><p>這里的參考值，在Fluent中的Reference Values可以看到，我們?cè)谖恼氯濉?em>Fluent阻力系數(shù)問(wèn)題中也有提到。</p><p><br></p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZy9PS7YGOK13P6cCoOib5JlHs5jagU4yVSFoMkqoTLfznC05XhJJfGzjYR3yLgyxfNojnfYooWcrPGQ/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p><br></p><p>融化過(guò)程液相體積分?jǐn)?shù)β：</p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZy9PS7YGOK13P6cCoOib5JlHsVaHnR42mZ7djEvCG4PZat2XNT6nJib3tOIIhxIQicwTbQsiauEnvxyWicw/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p><span style="color: rgb(255, 129, 36);">從這里能夠明顯看到，Fluent直接通過(guò)溫度來(lái)判斷物質(zhì)是處于液態(tài)還是固態(tài)。
展開 如果CFDer做化妝品代購(gòu)...
fluent中使用非牛頓流體
FLUENT中比較常用的用于非牛頓流的計(jì)算的四種模型為冪律模型、Carreau模型、Cross 模型和Herschel-Bulkley 模型。下面分別介紹這四種模型：
冪律模型
在 Viscosity（粘度）右邊的下拉列表中選擇non-newtonian-power-law（非牛頓冪律），則Non-Newtonian Power Law（非牛頓冪律）面板隨即打開。輸入項(xiàng)包括Consistency Index k（稠度指數(shù)k）、Power-Law Index n（冪律指數(shù)n）、Reference Temperature T0（參考溫度T0）、Mininum Viscosity Limit ηmin （最小粘度ηmin ）和Maximum Viscosity Limit ηmax（最大粘度ηmax）。對(duì)于溫度無(wú)關(guān)的粘度值，應(yīng)該將T0設(shè)置為0。如果計(jì)算中不包含能量方程，FLUENT 用溫度的缺省值273K進(jìn)行冪律粘度計(jì)算。
用于仿塑膠計(jì)算的Carreau 模型
非牛頓流體粘度的冪律模型給出的粘度η 隨剪切速率γ的變化關(guān)系為：γ趨近于0時(shí)，η趨近于η0；γ趨近于無(wú)窮大時(shí)，η趨近于η∞。Carreau模型則使用曲線擬合將牛頓流體和剪切變薄（n<1）非牛頓流體結(jié)合在一起，從而達(dá)到模擬更大范圍流體粘度的目的。
在 Viscosity（粘度）右邊的下拉列表中選擇carreau，Carreau Model（Carreau 模型）面板隨即打開。此時(shí)可以輸入時(shí)間常數(shù)λ、冪律指數(shù)n、參考溫度T0、零剪切粘度η0和無(wú)窮剪切粘度η∞。
Cross 模型
在 Viscosity（粘度）右邊的下拉列表中選擇cross，就可以打開Cross Model（Cross模型）面板。
展開 FLUENT中壁面函數(shù) 和 近壁面模型
當(dāng)網(wǎng)格y+<11.225時(shí)，FLUENT中采用層流應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，即：U+=Y+。
對(duì)于對(duì)一層網(wǎng)格所在的y+值，各個(gè)學(xué)者推薦的范圍是不一樣的，但一般在30-60之內(nèi)肯定是沒(méi)有問(wèn)題的。也有推薦10-110甚至200的。y+的值合理，意味著你的第一層邊界網(wǎng)格布置比較合理，如果y+不合理，就要調(diào)整你的邊界層網(wǎng)格。y+普遍存在于湍流問(wèn)題中，Y+是由solver解出來(lái)的結(jié)果，網(wǎng)格劃分時(shí)，底層網(wǎng)格一般布置到對(duì)數(shù)分布律成立的范圍內(nèi)，即11.5~30<=y+<=200~400。在計(jì)算開始時(shí)，y+并不知道，這些值需要在計(jì)算過(guò)程中加以調(diào)整。數(shù)值計(jì)算實(shí)踐表明，y+對(duì)傳熱特性的影響比較大，往往存在一個(gè)合適的取值范圍，在該范圍內(nèi)數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的符合較好。算每個(gè)模型都要先大概算一下，然后得到y(tǒng)+，然后再算第一層高度，重新畫網(wǎng)格，貌似像是一個(gè)迭代的過(guò)程。
根據(jù)雷諾相似，我們可以根據(jù)平均速度的對(duì)數(shù)分布，同樣給出平均溫度的類似分布。FLUENT提供的平均溫度壁面法則有兩種：1，導(dǎo)熱占據(jù)主要地位的熱導(dǎo)子層的線性率分布；2，湍流影響超過(guò)導(dǎo)熱影響的湍流區(qū)域的對(duì)數(shù)分布。
溫度邊界層中的熱導(dǎo)子層厚度與動(dòng)量邊界層中的層流底層厚度通常都不相同，并且隨流體介質(zhì)種類變化而變化。例如，高普朗特?cái)?shù)流體（油）的熱導(dǎo)子層厚度比其粘性底層厚度小很多；對(duì)于低普朗特?cái)?shù)的流體（液態(tài)金屬）相反，熱導(dǎo)子層厚度比粘性底層厚度大很多。
標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)用于以下模型：k-epsilon模型與Reynolds stress模型。這兩個(gè)模型均為高雷諾數(shù)模型。
2、Scalable wall functions
該壁面函數(shù)是14.0新加的，以前的版本中沒(méi)有。也是CFX軟件中默認(rèn)的湍流壁面函數(shù)。
該壁面函數(shù)能避免在y*<15時(shí)計(jì)算結(jié)果惡化，該壁面函數(shù)對(duì)于任意細(xì)化的網(wǎng)格，能給出一致的解。
展開 Fluent軟件的技術(shù)特點(diǎn)及其在暖通空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用
溫度差會(huì)造成人體局部性熱感不適，隨著時(shí)間推移溫度梯度逐步漸小，當(dāng)溫度場(chǎng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，頭部比腳部溫度高出2oC，滿足國(guó)際通用的舒適度指標(biāo)PMV與PPD[4]提出的人體舒適工作條件的最高溫差為3oC。
圖4給出了當(dāng)空調(diào)處于制熱過(guò)程時(shí)某一時(shí)刻中截面的溫度分布，由于熱空氣上升，天花板處溫度較高，人體垂直方向上溫度的分布情況見圖5。
圖4 制熱時(shí)某一時(shí)刻中截面溫度分布 圖5 人體區(qū)域垂直
4． 結(jié)論
本文介紹了CFD技術(shù)的一般結(jié)構(gòu)以及發(fā)展?fàn)顩r，分析了作為主流CFD軟件——FLUENT軟件的主要特點(diǎn)，最后舉例說(shuō)明了其在暖通空調(diào)領(lǐng)域中的應(yīng)用。利用商用軟件進(jìn)行計(jì)算是科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要手段，用FLUENT作流體分析無(wú)需編程，這樣能將大量的時(shí)間從編程這樣的操作性工作中節(jié)省出來(lái)，使人們有更多的時(shí)間和精力考慮問(wèn)題的物理本質(zhì)，優(yōu)化算法選用、參數(shù)的確定，大大提高工作效率。
參考文獻(xiàn)
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