共軛傳熱仿真的案例
OpenFOAM高級共軛傳熱仿真教程（英文+字幕+案例） ￥10
具備流體力學與傳熱學基礎概念（熱傳導、熱對流、熱輻射）認知。
2. 建議掌握計算仿真或基礎 CFD 相關知識，非強制要求。
3. 具備 Linux 或 Windows 命令行操作基礎，能夠運行 OpenFOAM 程序。
4. 電腦需預裝 OpenFOAM 軟件（課程可能提供安裝指導）。
5. 具備文本編輯與文件管理能力，可完成字典文件與配置文件的修改。
6. 愿意通過實操學習仿真工作流，并遵循分步操作指引。
課程描述
本課程內容全面，旨在幫助學員從傳熱學基礎原理，逐步進階至 OpenFOAM 高級熱仿真與浮力驅動流仿真的應用。通過結構清晰的實操型課程，學員將掌握各類熱仿真問題的建模與求解方法，覆蓋流體域與固體域的熱傳導、熱對流、熱輻射及共軛傳熱（CHT）仿真。
課程以 laplacianFoam 求解器的熱傳導仿真為起點，講解控制方程、邊界條件與擴散特性的設置方法。在此基礎上，學員將深入學習浮力驅動流仿真：先基于布辛涅斯克近似法模擬不可壓縮流體中由溫度誘導的密度變化，再通過 buoyantPimpleFoam 求解器開展全可壓縮浮力流仿真。
學員將系統掌握以下核心技能：
- 搭建多區域網格，定義共軛傳熱仿真的固體域與流體域。
- 針對不可壓縮與可壓縮求解器，配置邊界條件、求解器參數及熱物理性質。
- 基于有限體積離散坐標法（fvDOM）與灰體擴散邊界條件，實現輻射效應的耦合計算。
- 借助 FVOptions 施加熱源項，包含熱通量、壓力梯度及自定義能量輸入。
- 選擇合適的離散格式（fvSchemes），明確其對壓力場、速度場與溫度場的影響機制，提升求解精度。
展開 【共軛傳熱】Abaqus/Standard與Abaqus/CFD聯合仿真-絕緣子與空氣共軛傳熱 ￥189
<p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/672cd980a92a4aab8f2d13ba2802fe03.gif" alt="image31.gif"></p><p>共軛傳熱常見于很多場景，如設計電子元器件的散熱器時，我們可以結合散熱器中的傳導和周圍流體中的對流來進行優化。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/2236dd0a05f4419ca40354f56246baaa.png" alt="adv-fluid-circuit-board.png"></p><p><strong>圖1- Abaqus電子產品散熱分析</strong></p><p>共軛傳熱綜合了固體和流體的傳熱，其中固體傳熱以傳導為主，流體傳熱則以對流為主。</p><p>固體傳熱：</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/ddeb5e3ca36446f5a75c4293f7e95a86.png" title="latex.png" alt="latex.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202007/ddeb5e3ca36446f5a75c4293f7e95a86.png?
展開 FLUENT流-固-熱耦合分析
3 FLUENT求解設置
求解計算分兩步完成，首先不考慮結構變形對流體-固體進行穩態共軛傳熱分析，然后基于上一步仿真計算結果考慮流固耦合作用實現瞬態流-固-熱耦合仿真分析。
3.1流固共軛傳熱仿真
? 啟動FLUENT軟件，利用菜單File>>Read case….打開文件對話框，讀入網格文件vavle_test.msh；新版本顯式界面如下：
? 新版本的FLUENT軟件默認選擇k-w sst湍流模型，本案例不做修改；
? 激活能量方程
? 邊界條件設置
1）固體區域熱源：2000000W/m^3；選擇對應的固體區域，勾選source terms加載能量源項。
2）入口邊界：流速10m/s，溫度300K，水力直徑0.15m；
3）出口邊界：出口壓力0Pa，回流溫度300K，水力直徑0.15m；
? 求解計算
保持默認設置，計算迭代200步。
展開 本田——為什么熱管理 CFD 需要全耦合共軛傳熱仿真
圖 3：散熱器和冷凝器前面的反向旋轉風扇
結果
完全耦合的 CHT 仿真在空氣動力學性能和熱管理預測方面都提供了高度逼真的結果。
圖 4 顯示了汽車的外部空氣動力學，顯示了汽車周圍的壓力分布和流線。車輪前的壓力分布清楚地顯示了車底流動的復雜性，這對車身底部的熱預測有很強的影響，這也是這里采用全耦合 CHT 仿真的原因。
圖 4：汽車前部的靜壓分布和外部空氣動力學視圖
圖 5 清楚地表明，發動機和消聲器表面的溫度和熱通量都不是恒定的。如果沒有同時捕獲共軛傳熱效應的耦合 CFD 仿真，則絕對無法對發動機和排氣系統中的熱相互作用進行準確建模。
圖 5a：發動機表面溫度
圖 5b：發動機周圍的水平剖切面
如圖 6 和圖 7 所示，較大的溫差會導致強烈的輻射傳熱。要在此處實現準確的熱預測，需要將共軛傳熱與輻射模型直接耦合。
圖 6：排氣管的溫度
圖 7：排氣系統的靜態溫度和車身底部的流動結構
展開 
積鼎CFD VirtualFlow 基于熱限制相變和流固耦合模型的冷板共軛傳熱相變仿真
本文將利用積鼎通用流體仿真軟件VirtualFlow對水平冷板的共軛換熱進行模擬，主要涉及相變過程的流動和傳熱傳質問題，通過分析為高熱流電子設備散熱設備設計提供指導。仿真過程將用到VirtualFlow自主開發的熱限制相變模型和流固耦合模型。
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01 熱限制相變模型
飽和溫度相變模型，即界面兩側流體對界面的熱擴散正好被相變潛熱抵消。使用該模型的時候，需要確保界面處的網格足夠小，以保證流體網格中心與界面之間的換熱計算是準確的。
02 耦合模型
計算流固耦合傳熱問題的首要問題是建立界面兩端的溫度與熱通量之間的關系，使耦合求解流體域和固體域的溫度場成為可能。
貼體網格的情形，流固界面和網格界面正好重合，可由下面的公式建立界面兩邊網格溫度與界面熱通量的關系:
VirtualFlow引入IST技術，使用笛卡爾網格，以非貼體的方式描述任意復雜界面，流固界面與網格之間界面不重合。以下是VirtualFlow的處理方式。
一般VirtualFlow中，通過Heaviside階梯函數打開或者關閉特定區域的流場求解。當共軛傳熱模塊關閉時，階梯函數H在流體域內為1，在固體域內為0（如果不打開TSolid功能）。當開啟共軛傳熱模塊時，階梯函數H為固體階梯函數和流體階梯函數的復合，即在全體計算域內皆是1，因此固體和流體內的溫度場同時求解。
展開 【資料】FLUENT官方教程：共軛傳熱
FLUENT共軛傳熱.pdf
FLUENT模擬流-固耦合散熱.part1.rar
FLUENT模擬流-固耦合散熱.part2.rar
CFD|共軛傳熱
共軛傳熱Conjugate heat transfer
固體傳熱以傳導為主，流體傳熱則以對流為主，共軛傳熱綜合了固體傳熱和流體傳熱，同時包含固體和流體的一種耦合換熱現象。共軛傳熱在計算的時候，需準確計算材料之間通過的介質或接觸的熱傳遞。
本文介紹了midas NFX CFD共軛傳熱的計數原理及結合示例了解整個流程
傳熱分析與線性靜力分析的比較
結構傳熱分析與流熱耦合分析
需要研究，對象周圍的流體的分布及對周邊環境的影響，自然或強制冷卻需采取流固耦合分析。
當流體溫度可被簡化為均勻圍繞固體部件，研究僅在加熱條件下的結構組件的行為（對流，產生熱量，輻射）及由于熱負荷（熱應力分析).造成零件的應力和變形。
技術原理
均勻物質中的熱傳遞
熱傳遞控制方程可以從能量守恒定律中推導出來，即外部供應的能量，以及對流和傳導流出的能量量是恒定的。
傳導是物質的分子間相互作用導致熱擴散的現象，與溫度梯度成比例，稱為Fourier’s Law。也就是說，熱傳導傳遞的熱流速
（heat flux）
與溫度梯度成正比，微小區域的能量變化量如下所示：
??:熱傳導率
(thermal conductivity)
T
:溫度
對流是通過流體的運動傳遞能量的現象，是強制對流(forced convection)和自然對流（natural convection）。強制對流是指流體的運動是由外部運動量引起的，而自然對流是由溫度引起的密度差引起的流動。
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 abaqus流固共軛傳熱算例分享 ￥40
電子元件的空氣散熱為流固共軛傳熱問題。利用abaqus可以模擬這一過程。分別建立空氣流體與固體元件模型，然后聯合求解。可以清晰地得到流體溫度場、壓力場、速度場及固體溫度場變化。附件為cae及inp
Simerics | 雙螺桿壓縮機流固共軛傳熱CFD分析
作為對比，在流固界面建立了絕熱壁面的流體模型，即不考慮流固共軛傳熱。在這種情況下，不同的曲軸角度下，界面溫度不斷的發生變化。
圖8為在不考慮流固共軛傳熱情況下，五種不同曲軸轉角下
（
分別為（a）24°；
（b）48°；（c）72°；（d）96°；（e）120°
）陽轉子的溫
度分布。
圖8 不考慮流固共軛傳熱溫度分布
瞬時溫度不再是由下至上分層漸變分布。相反，溫度在每個腔體中有相似的值。而且，溫度范圍也明顯更高。這意味著由于金屬較大的熱慣性，轉子表面溫度實際上比絕熱壁面假設的溫度更溫和、更均勻、呈層狀分布。
圖9為考慮流固傳熱情況下，5個曲軸角度下（分別為（a）24°；（b）48°；（c）72°；（d）96°；（e）120°）轉子的壓力云圖。
圖9 考慮流固共軛傳熱壓力分布
圖中彩色圖例范圍從1bar到2.5bar，洋紅色代表高壓，藍色代表低壓。每個流體壓縮腔中的壓力與預期值相似。當壓縮腔從入口移動到出口時，由于流體體積的逐漸減少，壓力增加。與溫度分布不同的是，轉子表面的壓力分布幾乎是均勻的。這意味著共軛傳熱對壓縮機性能的影響很小。
展開 雙螺桿壓縮機流固共軛傳熱CFD分析 附基于SCORG和Simerics MP 的CFD雙螺桿泵數值模
圖9 考慮流固共軛傳熱壓力分布:
(a) 24° (b) 48° (c) 72° (d) 96° (e) 120°
下表比較了有和沒有考慮共軛傳熱情況下氣體質量流量和轉子功率的差異：
可以看出，考慮和不考慮共軛傳熱相比，質量流量和轉子功率的預測誤差小于1%。與實驗結果相比較，兩種結果對流量的預測都高出約4-5%。這種誤差可能是由間隙尺寸的不準確性引起的。功率預測與實驗相差約1%。可以看出，對于該給定模型，流固耦合共軛傳熱對壓縮機性能的影響很小，因此不考慮耦合傳熱的模擬結果是可以接受的。
基于固體溫度模擬結果，利用Simerics-MP+ CFD軟件包中的應變-應力求解器對固體熱應力/膨脹進行了預測。上圖描繪了由于徑向熱膨脹引起的轉子固體位移。該彩色圖例范圍從0到50微米，洋紅色代表高位移，藍色代表低位移。徑向最大位移約為50微米。需要注意的是，本文中的熱膨脹是單向耦合預測。熱膨脹的結果沒有反饋到流體模型中。
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一文看完Ansys CFX發展史及2021最新功能
Operating Map特性線創建功能
3.GPU加速瞬態計算結果動畫生成
CFX瞬態葉柵模型(TBR)可對瞬態葉輪機械問題仿真的同時大幅降低計算消耗的資源，在葉片進口畸變、尾跡干擾、葉片顫振等問題得到廣泛應用。新版本目前支持GUP在CFX Post中對TBR模型的計算結果動畫進行加速生成，用戶同時可在動畫播放過程中從不同角度查看動畫效果：
GPU加速葉片顫振動畫效果生成
4.全新氣冷渦輪葉片仿真處理流程
SCDM可對復雜氣冷渦輪葉片內部冷卻流道進行快速抽取，并與主流計算域進行組合；全新Fluent Meshing多面體網格和六面體核心網格功能可高效、高質量一次性生成葉片固體和流體域的網格，同時CFX支持導入由Fluent Meshing生成的六面體核心網格導入和共軛傳熱仿真分析。
CFX經典的BFC氣膜冷卻模型新增了用戶自定義坐標系用于定義氣膜孔位置，同時用戶可在CFX Pre中對氣膜孔位置進行參數化定義和并行求解計算。
可對流體域、固體域設置不同的時間尺度以加速葉片共軛傳熱收斂。
展開 Ansys在儲能行業應用
電芯及電極電化學仿真
設計中的難點
電池電化學對溫度的高敏感性
復雜的多孔電極結構
電芯老化及壽命預測
Ansys技術方案
詳細三維鋰電池電化學仿真
推薦Ansys模塊
Ansys fluent+ Optislang
模組及PACK熱管理
設計中的難點
電池性能對溫度的敏感性
電池溫度一致性
冷卻設計的有效性
熱失控及熱漫延
Ansys技術方案
電池CHT共軛傳熱仿真
電池電化學仿真
電池熱失控及熱漫延仿真
電池爆噴及燃燒仿真
電池降階技術
推薦Ansys模塊
Ansys fluent+ Optislang+HPC+Twin Builder
電池結構可靠性分析
設計中的難點
滿足國標要求
在受限空間內布置
振動/沖擊大形變仿真
疲勞及壽命仿真
結構優化
Ansys技術方案
電池剛度/強度仿真
電池振動/模態仿真
電池沖擊/跌落/針刺/擠壓/碰撞仿真
電池疲勞及壽命仿真
電池及附件結構優化
推薦Ansys模塊
Ansys Mechanical
展開 目前在做的是開關柜仿真，只加了磁場和固體傳熱，跑不
目前在做的是開關柜仿真，只加了磁場和固體傳熱，跑不出來。最后把固體傳熱和場耦合都關了，只跑磁場一直出現這個問題，是啥情況啊！
[圖片]
如何計算流體仿真中的質量與能量守恒
結語
這篇文章，我們討論了穩態以及瞬態共軛傳熱問題的質量和能量守恒理論。還研究了如何用 COMSOL Multiphysics 計算能量和質量守衡，來檢查仿真結果的準確性。為此，我們介紹了一些有用的派生值功能。預定義的能率變量很容易使用，可以避免自己手動進行能率表達式的計算。
我們使用了一個特定的例子來演示文中所涉及的主題，但所演示的方法可以擴展到任何共軛傳熱問題。關于 COMSOL Multiphysics 中能量守衡的更多閱讀內容，請查看傳熱模塊的用戶指南。
本文來自 ：COMSOL博客
