流動(dòng)傳熱模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
流動(dòng)傳熱模擬的視頻教程
周期流動(dòng)和傳熱的模擬
許多工業(yè)應(yīng)用，如鍋爐的蒸汽產(chǎn)生或空調(diào)盤管中的空氣冷卻，都可以被模擬為二維周期熱流。本教程演示了如何設(shè)置和求解一個(gè)周期傳熱問題。
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混合彎頭的流體流動(dòng)與傳熱
本教程演示了混合彎頭三維湍流流動(dòng)和傳熱問題的設(shè)置和求解方法。 關(guān)鍵詞：自適應(yīng)網(wǎng)格，couple算法
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流動(dòng)傳熱模擬的實(shí)例教程
4.總結(jié)
通過上述測試和對比分析，VirtualFlow軟件在超臨界流動(dòng)傳熱模擬中的表現(xiàn)令人滿意。VirtualFlow提供了多種方法來準(zhǔn)確表達(dá)超臨界流體的熱物性參數(shù)，包括直接插值方法、狀態(tài)方程和多項(xiàng)式擬合方法。這些方法能夠有效處理超臨界流體在擬臨界區(qū)域的復(fù)雜物性變化，確保模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，VirtualFlow通過調(diào)用NIST物性庫，能夠便捷地實(shí)現(xiàn)超臨界流體熱物性的高精度插值計(jì)算。通過與商業(yè)軟件軟件的對比分析，VirtualFlow在超臨界水流動(dòng)傳熱模擬中的結(jié)果與商業(yè)軟件高度一致，最大偏差僅為0.36%，驗(yàn)證了VirtualFlow在處理超臨界工況下的流動(dòng)傳熱問題時(shí)的適用性和準(zhǔn)確性。
綜上所述，VirtualFlow軟件憑借其強(qiáng)大的物性處理能力和高效的數(shù)值計(jì)算性能，能夠?yàn)槌R界流動(dòng)傳熱模擬提供可靠的解決方案，適用于能源、化工、航空航天等領(lǐng)域的復(fù)雜流動(dòng)傳熱問題研究。
展開 本教程演示了波紋管內(nèi)固體域與流體域之間的流動(dòng)傳熱問題模擬。
1 啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動(dòng)Workbench 19.2，進(jìn)入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項(xiàng)，即可在項(xiàng)目管理區(qū)創(chuàng)建分析項(xiàng)目A。
2 導(dǎo)入幾何體
（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時(shí)會彈出“打開”對話框。
（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導(dǎo)入幾何體文件。
3 劃分網(wǎng)格
（1）雙擊A3欄Mesh項(xiàng)，進(jìn)入Meshing界面，在該界面下進(jìn)行模型的網(wǎng)格劃分。
（2）右鍵選擇流體域進(jìn)出口邊界，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱inlet和outlet，單擊OK按鈕確認(rèn)。
（3）右鍵選擇固體域的內(nèi)壁面和內(nèi)壁面上的凸點(diǎn)，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱pipewall和dimpled_potrusions，單擊OK按鈕確認(rèn)。
（4）右鍵單擊模型樹中Mesh選項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項(xiàng)，開始生成網(wǎng)格。
（5）網(wǎng)格劃分完成以后，單擊模型樹中Mesh項(xiàng)可以在圖形窗口中查看網(wǎng)格。
展開 圖5 三種溫度邊界條件下，不同壁面求解方法的努塞爾數(shù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比
04 結(jié)論與展望
本案例使用CFD仿真軟件模擬了汽輪機(jī)系統(tǒng)中封閉轉(zhuǎn)子-定子轉(zhuǎn)盤腔中流動(dòng)和徑向流出旋轉(zhuǎn)腔內(nèi)的傳熱現(xiàn)象，模擬結(jié)果較好地吻合了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)幾種壁面求解方式也都較好地預(yù)測了邊界層的流動(dòng)情況，很大程度上驗(yàn)證了CFD仿真軟件對旋轉(zhuǎn)腔流動(dòng)中的流動(dòng)和傳熱的預(yù)測能力。
文章來源：遠(yuǎn)算云學(xué)院
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圖4 三種壁面模型定子和轉(zhuǎn)子的近壁面模擬結(jié)果
徑向流出旋轉(zhuǎn)腔：分別使用了不同的壁面求解方法，模擬了旋轉(zhuǎn)盤上具有三種不同溫度邊界條件（BC）的情況。通過后處理得到了旋轉(zhuǎn)圓盤上的努塞爾數(shù)分布，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。RANS和壁面模型LES都較好地吻合了測量值。兩種理論求解方法也有很好的準(zhǔn)確性。計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了CFD仿真軟件在相對低Reφ（= 2×106）條件下的傳熱預(yù)測能力。
圖5 三種溫度邊界條件下，不同壁面求解方法的努塞爾數(shù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比
04 結(jié)論與展望
本案例使用CFD仿真軟件模擬了汽輪機(jī)系統(tǒng)中封閉轉(zhuǎn)子-定子轉(zhuǎn)盤腔中流動(dòng)和徑向流出旋轉(zhuǎn)腔內(nèi)的傳熱現(xiàn)象，模擬結(jié)果較好地吻合了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)幾種壁面求解方式也都較好地預(yù)測了邊界層的流動(dòng)情況，很大程度上驗(yàn)證了CFD仿真軟件對旋轉(zhuǎn)腔流動(dòng)中的流動(dòng)和傳熱的預(yù)測能力。
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展開 （注：該模擬僅是測試ITM方法對捕捉傳熱兩相流復(fù)雜界面變化的能力）
在預(yù)測BWR燃料棒束中冷卻劑的傳熱流動(dòng)特性時(shí)，必須準(zhǔn)確評估子通道之間的流動(dòng)傳質(zhì)。兩相系統(tǒng)中的傳質(zhì)包括三個(gè)獨(dú)立部分：空泡漂移（voiddrift）、交錯(cuò)流動(dòng)（diversion cross-flow）和湍流混合（turbulent mixing）。該算例中包含了流體流動(dòng)和傳熱的多尺度模擬，未考慮相變過程。
在此問題中，湍流對相界面的影響十分明顯，采用VirtualFlow軟件中V-LES模型進(jìn)行計(jì)算。V-LES方法計(jì)算精度比RANS方法高，且計(jì)算時(shí)間比LES方法少，尤其適用于工業(yè)級計(jì)算模擬應(yīng)用。
計(jì)算基于完全耦合（固相-氣相-液相）的傳熱方程，可以得到每根燃料組件之間的共軛傳熱分布。圖2及圖3展示的是在湍流情況下（進(jìn)口速度UL=1 m/s，入流氣泡分?jǐn)?shù)為50%）通道中氣液界面上的溫度分布，圖2為橫截圖，圖3為側(cè)視圖。
圖2 通道中氣液界面上的溫度分布（橫截面）
圖3 通道中氣液界面上的溫度分布（側(cè)視圖）
由于中心燃料棒位于相界面變化劇烈的區(qū)域，具有較高的放熱功率，相界面在流場的影響下變形劇烈，導(dǎo)致了管道的隨機(jī)換熱。
圖3很好地闡明了管束間兩相流的振動(dòng)，特別是中間的管道的排熱率高。
通用流體仿真軟件VirtualFlow基于獨(dú)有的IST網(wǎng)格生成技術(shù)，結(jié)合分塊網(wǎng)格優(yōu)化（BMR）和自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)（AMR），只需讀入固體對象的CAD文件即可自動(dòng)生成直角坐標(biāo)網(wǎng)格，每個(gè)子區(qū)域網(wǎng)格進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化，既可快速生成計(jì)算網(wǎng)格，又可保證高階精度。
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船舶螺旋槳流動(dòng)模擬5個(gè)月前
船舶螺旋槳流動(dòng)模擬Flow-Simulation-Ship-Propeller.cfx
船舶需要推力才能前進(jìn)，這可以通過旋轉(zhuǎn)船體后方的螺旋槳產(chǎn)生。傳統(tǒng)上，預(yù)測螺旋槳推力和扭矩需要進(jìn)行模型試驗(yàn)，但這耗時(shí)費(fèi)力，需要人力和空間，而且成本高昂。相比之下，流體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)可以采用流體動(dòng)力學(xué)模擬，因?yàn)樗芟鄬?jié)省時(shí)間、人力和空間。本文模擬了船舶螺旋槳周圍的流體動(dòng)力學(xué)流動(dòng)
機(jī)械組件噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的流動(dòng)模擬
flow simulation.mp4
COMSOL多邊形骨料堆積混凝土水化熱傳熱模擬11個(gè)月前
混凝土水化熱溫降研究對保障結(jié)構(gòu)安全與耐久性至關(guān)重要，溫升后溫差易引發(fā)溫度應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多邊形骨料堆積混凝土細(xì)觀模型，并對水化熱產(chǎn)生后的傳熱及溫度變化進(jìn)行仿真模擬。
骨料堆積混凝土細(xì)觀模型采用CAD多邊形密堆積2D插件建立，插件內(nèi)置動(dòng)力學(xué)算法，可模擬多邊形骨料顆粒在重力作用下的堆積模型。
基于粗糙度表面的裂隙流研究對于理解地下水的流動(dòng)、污染物傳輸以及與之相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡）等方面具有重要意義。本研究通過蒙特卡洛方法生成隨機(jī)表面形貌，并利用COMSOL Multiphysics對隨機(jī)參數(shù)化表面的微尺度流體流動(dòng)進(jìn)行模擬。
參數(shù)化表面模型采用CAD隨機(jī)粗糙度表面插件建立，插件可設(shè)置不同的表面起伏形態(tài)，以匹配相應(yīng)的地形或研究不同表面參數(shù)下的流動(dòng)特性
多孔介質(zhì)中的自然對流和傳熱研究在地?zé)嵯到y(tǒng)、隔熱材料、食品加工以及化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計(jì)等領(lǐng)域具有重要意義。本文介紹了一種基于COMSOL Multiphysics軟件建立多孔介質(zhì)幾何模型并模擬其內(nèi)部自然對流與傳熱過程的方法。
采用CAD Voronoi V2.1插件生成多孔介質(zhì)幾何結(jié)構(gòu)，并在AutoCAD中僅保留含曲邊孔隙圖層的內(nèi)容后導(dǎo)出為dxf格式文件
（二）熱工水力分析
單通道熱工水力分析：對核反應(yīng)堆單通道內(nèi)的冷卻劑流動(dòng)和傳熱進(jìn)行模擬，分析通道內(nèi)的溫度分布、壓力降和熱傳遞特性，評估通道的熱工性能和安全性。
多通道熱工水力分析：考慮核反應(yīng)堆內(nèi)多個(gè)并行通道之間的相互影響，如流量分配、溫度耦合等，研究多通道熱工水力現(xiàn)象，為核反應(yīng)堆的熱工設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供更準(zhǔn)確的預(yù)測。
多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立全連通多孔結(jié)構(gòu)幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的傳熱仿真模擬。
多孔結(jié)構(gòu)幾何模型采用AbyssFish單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件隨機(jī)生成png格式的圖片
1、 建立模型
根據(jù)提供的聚氨酯實(shí)驗(yàn)尺寸分別建立50g與200g模型如下：
基料質(zhì)量
密度（kg/m3）
反應(yīng)時(shí)間
發(fā)泡倍數(shù)
最高反應(yīng)溫度(℃)
導(dǎo)熱系數(shù)(W/m
