Fluent材料
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-11
Fluent材料的視頻教程
轉子旋轉的周期性模型-水冷電機散熱仿真
講解模型周期條件判斷準則 轉子旋轉模型設置 邊界條件處理 非一致性網格的periodic boundary及periodic repeat設置 講解不同正交導入系數材料在fluent中的設置方法 講解不同材料solid拆分方法
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Fluent材料的實例教程
fluent模擬相變材料的問題，初始化的時候出現警告，后續計算一直不收斂
做了好幾年CFD工程師，最近才知道原來FLUENT的材料模型里面有這個NIST Real Gas模型，慚愧！這個材料模型給與常用制冷劑有關的仿真計算帶來了莫大的方便。下面簡單介紹一下這個模型的使用。
從事制冷、空調、壓縮機等行業的人對REFPROP這個制冷劑數據庫軟件應該都不陌生。REFPROP是Refrigerant Properties兩個單詞的縮寫，這個軟件是由美國國家標準技術研究所NIST（National Institute of Standards and Technology）開發的，軟件中包含了幾乎所有常用制冷劑（R600，R134a等等）的材料模型。所謂NIST Real Gas模型，就是從REFPROP7.0中導入的制冷劑材料模型。
REFPROP7.0中包含了39種純制冷劑熱動力學和傳輸特性信息，并且能提供這些制冷劑混合物的特性信息。下表是所有的材料名稱。
展開 在材料面板設置了自己想要的材料，但是在材料選擇面板中不顯示，injection中的材料選擇面板也沒有，大牛們可否指導下小弟。
1、 建立模型
建立4m*3m*0.1m的聚氨酯傳熱模型如下：
三維模型
其中：
1、模型整體寬4m，高3m，厚0.47m，其中聚氨酯厚0.1m，煤/封閉墻厚度為4m；
2、聚氨酯內部溫度測點位于聚氨酯形心，外表面溫度測點位于外側面中心；
3、煤/封閉墻的溫度測點位于聚氨酯接觸面中心向己側0.05m；
4、煤與聚氨酯接觸處增加溫度測點。
2、 網格劃分
在保證一定的計算精度和適當的計算時間的前提下，對于單純的熔化/凝固傳熱模型，通過mesh對模型進行面網格劃分，面網格選用四邊形網格，最小網格尺度大小設置為 5mm，為保證聚氨酯與煤/封閉墻的接觸面處傳熱計算更準確，需對接觸面處網格進行加密處理，設置網格節點間距增長率為1.05，如下圖所示，由于模型結構規整，為保證體網格質量，體網格選用六面體結構型網格，模型劃分完產生面網格132100，體網格3450000。
網格及內部部分切面網格（六面體結構性網格）
對網格進行質量檢查如下：
網格質量檢查
經過檢查，網格的縱橫比、翹曲度和最大最小角度都符合要求，網格質量極好。
三、邊界設置
1、 煤/封閉墻外表面（裸露在空氣中）和底面設置為對流傳熱邊界，向外界環境散熱（convention wall），封閉墻外表面與空氣接觸，對流傳熱系數20，底面與大地接觸，對流傳熱系數100；
2、 聚氨酯外表面溫度較高且與空氣直接接觸，對流傳熱系數100，底面與大地接觸，對流傳熱系數100；
3、 聚氨酯與煤/封閉墻的接觸面設置為傳熱耦合面；
4、 環境溫度設定為20℃。
5、 聚氨酯反應生熱以內熱源形式定義函數UDF如下：
展開 材料屬性的設置
有兩種方式可以自定義材料的屬性參數，第一種材料下拉框選擇，第二種UDF自定義函數。
我們這次主要介紹第二種方式，通過UDF的方式自定義材料屬性。之前有兩篇文章介紹過UDF的基礎和UDF DEFINE _PROFILE宏
自定義材料屬性的define宏主要是DEFINE_PROPERTY，除此之外如果需要定義擴散系數，還需要使用DEFINE_DIFFUSIVITY宏。
擴散系數一般是打開組分輸運方程，或者使用UDS才需要定義。
2. DEFINE_PROPERTY宏的用法
我們詳細說說DEFINE_PROPERTY宏的使用，同時給出幾個例子
2.1 物性參數
DEFINE_PROPERTY宏可以定義的物性參數如下：
? density (as a function of temperature)：密度
? viscosity：粘度
? thermal conductivity：導熱系數
? absorption and scattering coefficients：吸收系數和散射系數
? laminar flame speed：層流火焰速度
? rate of strain：應變率
? frictional modulus (Eulerian model)：摩擦模量
? elasticity modulus (Eulerian model)：彈性模量
? heat transfer coefficient (Mixture model)：傳熱系數
? particle or droplet diameter (Mixture model)：液滴直徑
······················
注：
a.
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</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/6da57791d88e5eaae404babc80cf8660.png"></p><p><strong>4.3 材料設置</strong></p><p>由于本模型包含流體和固體區域，因此需要對固體區域材料進行設置，此處選擇Fluent內置固體材料
求解設置與邊界條件
材料屬性與求解器配置
材料庫設置，在Fluent中雙擊空氣材料（Air），可以設置對應材料屬性。
1、 建立模型
建立4m*3m*0.1m的聚氨酯傳熱模型如下：
三維模型
其中：
1、模型整體寬4m，高3m，厚0.47m，其中聚氨酯厚0.1m，煤/封閉墻厚度為4m；
2、聚氨酯內部溫度測點位于聚氨酯形心，外表面溫度測點位于外側面中心；
3、煤/封閉墻的溫度測點位于聚氨酯接觸面中心向己側0.05m；
4、煤與聚氨酯接觸處增加溫度測點。
2、 網格劃分
1. 材料屬性的設置
有兩種方式可以自定義材料的屬性參數，第一種材料下拉框選擇，第二種UDF自定義函數。
我們這次主要介紹第二種方式，通過UDF的方式自定義材料屬性。之前有兩篇文章介紹過UDF的基礎和UDF DEFINE _PROFILE宏
自定義材料屬性的define宏主要是DEFINE_PROPERTY，除此之外如果需要定義擴散系數，還需要使用DEFINE_DIFFUSIVITY
作品名稱：利用Ansys Spaceclaim和Fluent模塊計算多孔材料中的融化過程
作品類型：視頻
作者及單位：宋方舟 | 中國科學技術大學
作品簡介：視頻中介紹了從模型處理、條件設置和結果處理的基本過程，運用到了Ansys Spaceclaim和Fluent模塊。這兩個模塊的相互配合可以使操作者簡單快捷地完成整個過程，大大減少了難度和耗時。
▉ 問題描述
管道長2m，管道內徑0.04m，壁厚0.005m；
管道內流通熱水，入口速度1m/s，熱水溫度350K，湍流強度5%，水力直徑0.04m；
環境溫度為300K；
空氣與管道外表面的傳熱系數為20W/(m^2·K)；
管道材質為Steel，可直接在Fluent
fluent模擬相變材料的問題，初始化的時候出現警告，后續計算一直不收斂
他們通過使用Ansys Fluent估算金屬復合材料密封件的溫度、氣流、熱傳導和熱載荷，并使用Ansys Mechanical確定這些溫度對金屬和碳基復合材料膨脹的影響。多物理場仿真技術可幫助他們了解航天器這一部分的動力學，并實現能夠確保噴嘴在所有工作條件下均保持密封的設計。
你可以從Fluent材料設置庫中搜尋到這些材料作為分析使用。
管內流動勾選表面張力模塊。
液態水變化至蒸氣的機制選擇Evaporation-Condensation模塊。
在FLUENT材料庫中復制出流體介質水（water-liquid）。
