傳熱計算的案例
【5月30日-6月02日 北京】Fluent傳熱計算與工程應用方法專題培訓
一、給方法解決以下關鍵問題
1、仿真分析結果主要在于經驗積累，12年以上工程應用專家帶你答疑解惑
2、有效掌握Fluent傳熱計算與工程應用方法+實操模型訓練
3、所有實例緊緊圍Fluent傳熱計算與工程應用方法為核心目標，進行實操模擬訓練
二、18個實例模型貼近工程實戰操作
實例01：混合管內對流換熱計算
實例02：多材料裝配體的熱傳導計算
實例03：電烙鐵的瞬態熱計算
實例04：固體壁面之間的輻射傳熱
實例05：真空輻射計算
實例06：半透明介質中的輻射計算
實例07：建筑環境太陽輻射計算
實例08：腔體內的自然對流+輻射傳熱
實例09：電子芯片散熱計算
實例10：管式換熱器計算
實例11：多孔介質傳熱計算
實例12：干燥器自然對流的熱均勻性計算
實例13：換熱器的流-熱耦合傳熱計算
實例14：水沸騰計算
實例15：蒸發冷卻計算
實例16：噴霧蒸發計算
實例17：管內冷凝計算
實例18：化學反應熱計算
三、本質問題與差異化
1、工程案例積累：專注CAE仿真計算，有大量的工程案例
2、關注計算結果：把仿真分析結果運用到產品中是核心理念
3、師資與專屬權：7000+多學員反饋、提煉的精選內容與實例，形成版權課程體系
4、問題響應參與：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應
5、效果保障措施：所有學員提供高配筆記本、模型、電子資料、操作軟件
四、專家團隊
團隊12年專注CAE技術工程應用方法，為客戶提供系統的產品質量提升和優化的技術方案，具備上百例的工程問題解決經驗，熟悉CAE技術應用過程中的難點與關鍵點，團隊提供有價值的CAE技術服務。
展開 FLUENT中進行共軛傳熱計算
共軛傳熱：流體傳熱與固體傳熱相互耦合。由于流體求解器同時具備流體與固體傳熱計算的能力，因此可以直接采用流體求解器進行求解，無需使用流固耦合計算。流體求解器能夠求解流體對流、傳導、輻射傳熱，對于固體傳熱計算，只能求解熱傳導方程。
本例演示共軛傳熱問題在FLUENT中的求解方法。
1、問題描述
如圖1所示的計算區域，既包含流體區域也包含固體區域。在初始狀態下，流體域與固體與溫度均為293K，然后給固體域底部施加恒定溫度434K，計算分析計算域內溫度隨時間分布規律。邊界條件如圖中所示。
圖1計算域描述
2、建立幾何模型并劃分網格
利用DM建立如圖1所示2D平面幾何。采用全四邊形網格劃分，如圖2所示。
為所有邊界命名，尤其是流體和固體區域交界面，后面需要在求解器中進行設置。
3、進入Fluent求解設置
本例為瞬態計算。
涉及到熱量傳遞，因此需要激活能量方程。
流體介質為理想氣體，考慮其在溫度影響下密度變化。
考慮重力影響，設置重力加速度向量[0,-9.81,0]，設置操作密度為0。如圖3所示。
壓力-速度耦合方程采用PISO求解方式，對流項計算采用QUICK算法，其他項采用二階迎風格式。
圖2網格模型
圖3 操作項設置面板
設置流體域介質為air，固體域介質為默認的AL。
按圖1所示邊界條件設置計算域邊界。
創建交界面，如圖4所示進行設置。
圖4 設置交界面
4、初始化計算
設置初始化溫度293K，如圖5所示。
圖5初始化面板
設置自動保存選項與動畫錄制項。
設置時間步長0.1s，時間步數100，內迭代次數20。
進行求解計算即可。
展開 DEFORM 反傳熱計算
后臺回復【反傳熱計算】獲取溫度數據
【3月8-11日 北京】結構傳熱與熱-結構耦合計算高級培訓
22個實例模型課程中人手一機操作指導
案例1：熱傳導桿
案例2：機載電子元件散熱分析
案例3：線圈電熱輻射傳熱分析
案例4：機械件的熱接觸分析
案例5：多材料裝配體的穩態熱計算
案例6：電烙鐵的瞬態熱計算
案例7：鋁飛輪鑄件凝固分析
案例8：腔體內的自然對流+輻射傳熱
案例9：ANSYS環境的多板之間的輻射傳熱
案例10：結構的蠕變疲勞計算
案例11：晶體管非線性熱分析
案例12：激光照射案例
案例13：平板對焊接及殘余應力分析
案例14：結構滑動摩擦生熱
案例15：干燥器自然對流的熱均勻性計算
案例16：換熱器的流-熱耦合傳熱計算
案例17：管道的穩態熱應力計算
案例18.管道的瞬態熱應力計算
案例19：燃燒室的火焰筒流-熱-固耦合計算
案例20.結構的熱-機耦合疲勞計算
案例21：Fluent環境的固體壁面之間的輻射傳熱
案例22：T型焊接件焊縫表面裂紋的熱-結構耦合應力強度因子計算
課程差異化
1、專注CAE仿真計算，13年大量的工程案例積累
2、7000多學員反饋、提煉的精選內容與實例，形成的版權課程體系
3、有自己的超算中心，有豐富的項目案例庫
主講專家
寧老師，首席專家，畢業于西安交通大學、力學博士，多年上市機械企業結構負責人，17年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。
展開 
計算輻射傳熱的 3 種方法
計算輻射傳熱的三種方法
計算輻射傳熱的三種方法是：
直接面積積分法
半立方體法
射線發射法
1. 直接面積積分法
直接面積積分方法的原理是對所有相對的表面對進行雙重積分。只要表面之間沒有障礙物或陰影，就可以使用它。這種方法已被證明是準確的，其準確度僅由輻射積分階數控制。
這種方法總是滿足互易關系，但如果離散化太低并且網格非常粗，那么對于封閉空腔，環境角系數可能不為零。如果單元很多，直接面積積分會使計算量增大。此外，由于不考慮陰影，它主要用于模擬小凹腔，因此在實踐中很少使用。
2.半立方體法
由下圖我們可以從概念上來理解半立方體方法。考慮一個表面單元，圍繞該單元繪制五個邊界，并將它們均一像素化。然后，將周圍的面投影到這些像素化邊界上，并計算與每個面相關聯的像素，以確定來自周圍面的輻射熱通量以及輻照到該單元的熱通量有多少。對每個表面重復此操作。
半立方體方法將周圍的面投影到一組像素化邊界上來計算輻照度。
通過 z-buffering 可以有效地處理周圍面的陰影，因此計算成本很低。這種方法的單一設置，即 輻射分辨率 控制著像素數。互易關系的精度會隨著輻射分辨率的提高而提高，封閉空腔環境的角系數將始終為零。
3. 射線發射法
射線發射方法適用于存在與角度相關的發射率、鏡面反射率或半透明表面。射線發射法，顧名思義，就是在空間中發出射線。但需要注意的是，這是一種 反向 射線追蹤方法。從每個單元的評估點出發，向外投射一組光線，用于確定該方向的輻照度。因此，可以將這些射線想象成與入射輻射方向相反。這些射線代表來自周圍半球空間的總輻照度的有限采樣。
根據三維半球的離散化說明射線發射方法，輻射分辨率為 4。基礎棋盤格（左）的 16 個圖塊中的每個圖塊具有相等的面積。
展開 【8月29-9月1日 北京】流-熱-固多場耦合問題的高效穩定數值計算方法與工程應用實例
內容大綱
模塊
主要內容
流體力學和CFD基本理論
1、流體與流動基本特性
2、流體運動建模方法
3、流體運動方程
4、湍流模擬方法
① 直接模擬
②雷諾平均法
③大渦模擬
④湍流模型
⑤亞格子渦黏模型
5、流體方程的求解方法
傳熱學基本理論
1、傳熱的基本控制方程
2、傳熱分析常用的符號與單位
3、基本量與導出量
4、材料參數
5、傳熱的方式
6、Fluent與Mechanical傳熱分析對比
工程案例-1：FLUENT與Mechanical的熱傳導計算對比
有限元基本理論
1、彈性力學基本方程
2、有限元基本原理
3、靜力有限元控制方程
4、動力有限元控制方程
流-熱-固耦合
分析簡介
1、流-熱-固耦合問題簡介
2、流-熱-固耦合問題的分類
3、流-熱-固耦合數值計算的基本流程
穩態流熱
耦合計算
1、穩態流熱耦合簡介
2、穩態流場計算原理
3、固體穩態傳熱計算原理
4、穩態流熱耦合分析系統
5、計算模型與網格
6、流場計算設置
7、穩態傳熱計算設置
8、后處理技術
工程案例-1：T型管道中熱流對金屬管道壁的傳熱分析
瞬態流熱
耦合計算
1、瞬態流熱耦合簡介
2、瞬態流場計算原理
3、固體瞬態傳熱計算原理
4、瞬態流熱耦合分析系統
5、流場計算設置
6、固體傳熱計算設置
7、后處理技術
工程實例-1：裝有變溫流水的管道與管外熱空氣和管內流水的瞬態熱交換過程模擬
展開 安世亞太自主通用流體仿真系統PERA.SIM Fluid亮點搶先看
求解能力
PERA.SIM Fluid提供壓力基及密度基求解器，支持可壓/不可壓計算、瞬態/穩態計算、多區域/介質/共軛傳熱與輻射/浮力模型計算。
（1）不可壓計算
PERA.SIM Fluid提供不可壓縮流體計算功能，其壓力基求解器能夠模擬低速不可壓縮流體。
PERA.SIM Fluid不可壓計算-飛機外流場速度分布
（2）可壓計算
PERA.SIM Fluid提供可壓縮流體計算功能，其密度基求解器能夠模擬高速可壓縮流體。
（3）傳熱計算
PERA.SIM Fluid支持多區域多介質的傳熱計算，包括共軛傳熱。支持多種輻射模型，例如DO，P2P等，支持多種浮力模型和重力模型。
（4）多相流計算
PERA.SIM Fluid提供多相流模擬功能，用戶利用VOF兩相流模型、歐拉多相流模型，模擬很多相發生混合時的狀態及相互作用，包括液相、固相、氣相以及顆粒流。
（5）并行計算
PERA.SIM Fluid提供并行算法以加快求解速度，支持高效分布式并行計算。
價值要點
PERA.SIM的流動、傳熱、多相流分析等功能，能夠精確模擬各種工程流動問題，從而為各個行業的工程師提供流體問題解決方案。
展開 DEFORM模擬控制(七)：工藝條件
1 傳熱條件(Heat Transfer)
1.1 環境溫度(Environment temperature)(ENVTMP)
顧名思義，環境溫度就是設置環境的溫度，用于輻射和熱對流計算的情況下。此值可設置成常數或者隨時間變化的量。計算時，只要計算對象的節點沒有跟其他計算對象接觸，都是按這個溫度進行傳熱計算，否則就按接觸傳熱計算。
1.2 對流系數(Convection coefficient)(CNVCOF)
對流換熱系數用于對流換熱計算，可設置為常數或者溫度的函數。
1.3 輻射(Radiation)
對于2D問題來說，勾選上圖的View factor calculation就能激活物體間的輻射計算，然而對于3D問題，Heat Transfer下沒有類似的選項。不過，根據幫助文件提示，可以在計算文件夾下添加DEF_VIEW.DAT文件來激活輻射計算，該文件的內容并不重要。
2 擴散條件(Diffusion)
擴散是在計算原子擴散時需要考慮的選項，比如熱處理過程中的滲碳，滲氮。
2.1環境原子百分含量(Environment atom content)(ENVATM)
此選項用于設置擴散原子在環境中的含量，可為常數也可為時間的函數。
2.2反應率系數(Reaction rate coefficient)(ACVCOF)
簡單來說，其實就是擴散系數。可為常數、溫度的函數、原子量的函數以及時間的函數。
3 感應條件(Induction)
此選項主要用于感應加熱。激活次選項需要在Main里激活Induction。
展開 傳熱計算-空腔自然對流換熱 ￥10
1 問題描述
一個長20cm，寬2cm的矩形幾何，其中上邊溫度500K，下邊溫度300K，兩側邊為絕熱邊界。內部介質為空氣，在溫度影響下產生自然對流。
圖 1 幾何模型
2 劃分網格
上下邊界劃分300個節點，左右邊界劃分30個節點，共生成9000個四邊形網格。
邊界命名
3 設置邊界條件
設置重力加速度為-9.81m/s2，添加空氣相關參數。
原文檔在附件里，自行下載。
『下載』帕坦卡－傳熱與流體流動的數值計算
最經典的計算流體力學入門書籍
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帕坦卡傳熱與流體流動的.part2.rar
帕坦卡傳熱與流體流動的.part3.rar
3月19-21日 西安 | Fluent傳熱計算與工程應用方法專題
一、專題目標：掌握利用Fluent仿真計算常規換熱工程問題；掌握熱傳導、熱對流、熱輻射等常見熱量傳遞現象的建模、仿真流程構建及后處理技巧。
二、工程案例：14個工程案例
三、典型問題：傳熱基本理論、傳熱仿真模型構建及參數設置。
四、知 識 點：熱傳導仿真、熱對流（自然對流、強制對流）仿真、熱輻射仿真。
五、時間地點：
2021年03月19日 - 21日 西 安（19日全天報道20、21日全天上課）
六、專題導圖：
七、課程內容：
八、培訓費用：
1、3980元/人（含CAE結業證書一本）,住宿可統一安排，費用自理。
2、附：參加培訓并通過考試的學員，可選擇申報AXKG 全國職業技能考試鑒定中心頒發《CAE 仿真應用工程師》職業技能等級證書；費用 1600 元/每人，可作為在本行業專業崗位職業能力考核的證明，也在崗位聘用、任職、定級和晉升職務中作為重要依據。證書全國通用、聯網查詢、無須年檢。
九、增值服務：
持本人學生證或教師證享有9折優惠；
一個單位同時報名2人享有9折優惠；
一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
十、報名方式
1、點擊立即報名：http://jishulink.mikecrm.com/uARnq6L
2、掃描下方二維碼，聯系客服報名
未盡事宜請掃描上方二維碼，或咨詢微信客服，微信號：jishulink222
展開 
SIMSCI inplant v4.2 兩相流流體力學計算軟件
（3）傳熱計算：
INPLANT能對管線進行嚴格的傳熱計算，如計算管線有保溫層、在空氣中（地面管線）、在水中（水底管線）、在土壤中（埋地管線）等各種情況下的傳熱情況。熱量傳遞取決于流體的溫度、壓力、物性、流量和周圍介質溫度、流量等性質以及傳熱系數等。INPLANT將考慮所有這些因素并執行嚴格的傳熱計算，并由此計算出整個管網的溫度分布。
（4）設備處理
INPLANT包括各種管線和管件設備的計算，包括：
管線和管件：管線、入口和出口、彎頭、三通、管嘴、大小頭、文丘里、孔板等；
閥門：球閥、閘閥、角閥、堞閥、底閥、止回閥等；
單元設備：泵、壓縮機、節流閥、加熱冷卻、調節閥、三相分離器等；
（5）先進的網絡算法
INPLANT采用聯立方程法并結合先進的Newton-Raphson算法和矩陣求解器算法對整個管網進行壓力和流量平衡計算，可處理任意復雜度的管網。INPLANT具有極強的網絡解算能力，能很好地解算任意結構和大小的管網系統，無論是簡單的前饋型網絡或復雜的回路、復雜環狀網絡都有能很好地收斂。如：純聚集和分配的樹狀管網、支狀管網、多個Source和Sink、有些段流向不能確定、帶復雜環狀結構且流向不確定，并隨邊界條件而改變等網絡結構。
展開 典型管道儀表流程圖設計，很經典！
⑤下列情況應通過傳熱計算，求得設備材料溫度作為設計溫度：
a. 內壁有可靠的隔熱層；
b. 器壁兩側與不同溫度介質直接接觸，而不會出現與單一介質接觸。
⑥設備的不同部位在工作過程中可能出現不同溫度時，應按不同溫度選取元件相應的設計溫度。
⑦設備的最高（或最低）工作溫度接近所選材料允許使用溫度界限時，應結合具體情況慎重選取設計溫度，以免增加投資或降低安全性。
2、管道設計溫度的確定
管道設計溫度T系指管道在正常工作過程中，相應設計壓力下可能達到的管道材料溫度。工藝系統專業人員根據化工工藝專業提供的正常工作過程中各種工況的工作溫度，按“最苛刻條件下的壓力溫度組合”來選取管道設計溫度。由工藝系統專業提出的管道設計溫度（本節系指管道中介質的最高工作溫度）可參見以下原則確定。
①以傳熱計算或實測得出的正常工作過程中介質的最高作溫度下的管道壁溫，作為設計溫度。
②在不便于傳熱計算或實測管壁溫度的情況下，以正E常作過程中個質的最高（或最低）工作溫度作為管道設計溫度。
a. 金屬管道
ⅰ. 介質溫度小于38℃的不保溫管道，T＝介質最高溫度。
ⅱ. 介質溫度不小于38℃的管道，T＝95％介質最高溫度。
ⅲ. 外部保溫管道，T＝介質最高溫度
ⅳ. 內保溫管道（用絕熱材料襯里），T＝傳熱計算管壁溫度或試驗實測的管壁溫度。
V：介質溫度不大于0℃，T＝介質最低溫度。
b. 非金屬管道及非金屬襯里的金屬管道
ⅰ. 無環境溫度影響的管道，T＝介質最高溫度。
ⅱ. 安裝在環境溫度高于介質最高溫度的環境中的管道（除已采取防護措施者以外），T=環境溫度。
展開 PipePhase?－穩態多相流模擬器
（3）傳熱計算
PipePhase能對管線進行嚴格的傳熱計算，考慮有保溫層，管線在地面管線、水下管線、埋地管線等的傳熱情況。熱量傳遞取決于流體的溫度、壓力、物性、流量和周圍介質溫度、流量等性質以及傳熱系數等。PipePhase將考慮所有這些因素并執行嚴格的傳熱計算，并由此計算出整個管網的溫度分布。
（4）設備計算
PipePhase可以進行各種管線和管件設備的計算，包括：
管線和管件：管線、入口和出口、彎管、三通、管嘴、大小頭、文丘里、孔板等；
閥門：球閥、閘閥、角閥、堞閥、底閥、止回閥等；
設備：泵、壓縮機、節流閥、加熱冷卻、調節閥、分離器等；
（5）先進的網絡算法
PipePhase采用聯立方程法并結合先進的Newton-Raphson算法和矩陣求解器算法對整個管網進行壓力和流量平衡計算，可處理任意復雜度的管網。PipePhase具有極強的網絡解算能力，能很好地解算任意結構和大小的管網系統，無論是簡單的前饋型網絡或復雜的回路、復雜環狀網絡都有能很好地收斂。如：純聚集和分配的樹狀管網、支狀管網、多個Source和Sink、有些段流向不能確定、帶復雜環狀結構且流向不確定，并隨邊界條件而改變等網絡結構。
2.應用集成
PipePhase和MS Excel/Access兼容，可實現如：從Excel中導入設備的特征數據，將結果數據導出到Excel，將計算結果導出到Access數據庫中保存等等功能。
PipePhase擁有非常開放的接口，其基于COM的API接口技術使用戶可自行開發第三方應用程序，如在Excel或其它第三方程序中運行或調用PIPEPHASE模型等。
展開 管道儀表流程圖設計知識，做安全的也來了解下！
⑤下列情況應通過傳熱計算，求得設備材料溫度作為設計溫度：
a. 內壁有可靠的隔熱層；
b. 器壁兩側與不同溫度介質直接接觸，而不會出現與單一介質接觸。
⑥設備的不同部位在工作過程中可能出現不同溫度時，應按不同溫度選取元件相應的設計溫度。
⑦設備的最高（或最低）工作溫度接近所選材料允許使用溫度界限時，應結合具體情況慎重選取設計溫度，以免增加投資或降低安全性。
2、管道設計溫度的確定
管道設計溫度T系指管道在正常工作過程中，相應設計壓力下可能達到的管道材料溫度。工藝系統專業人員根據化工工藝專業提供的正常工作過程中各種工況的工作溫度，按“最苛刻條件下的壓力溫度組合”來選取管道設計溫度。由工藝系統專業提出的管道設計溫度（本節系指管道中介質的最高工作溫度）可參見以下原則確定。
①以傳熱計算或實測得出的正常工作過程中介質的最高作溫度下的管道壁溫，作為設計溫度。
②在不便于傳熱計算或實測管壁溫度的情況下，以正E常作過程中個質的最高（或最低）工作溫度作為管道設計溫度。
a. 金屬管道
ⅰ. 介質溫度小于38℃的不保溫管道，T＝介質最高溫度。
ⅱ. 介質溫度不小于38℃的管道，T＝95％介質最高溫度。
ⅲ. 外部保溫管道，T＝介質最高溫度
ⅳ. 內保溫管道（用絕熱材料襯里），T＝傳熱計算管壁溫度或試驗實測的管壁溫度。
V：介質溫度不大于0℃，T＝介質最低溫度。
b.
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