流動(dòng)傳熱仿真的案例
【AICFD案例操作】多孔介質(zhì)歧管流動(dòng)傳熱
AICFD是由天洑軟件自主研發(fā)的通用智能熱流體仿真軟件，用于高效解決能源動(dòng)力、船舶海洋、電子設(shè)備和車(chē)輛運(yùn)載等領(lǐng)域復(fù)雜的流動(dòng)和傳熱問(wèn)題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結(jié)果處理完整仿真分析流程，幫助工業(yè)企業(yè)建立設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化相結(jié)合的一體化流程，提高企業(yè)研發(fā)效率。
一、概 要
1）案例描述
本案例針對(duì)某種多孔介質(zhì)歧管，采用多孔介質(zhì)模型、對(duì)流換熱壁面和湍流模型對(duì)歧管進(jìn)行流動(dòng)傳熱仿真，案例最后可以看到歧管的壓力和溫度分布情況。
2）網(wǎng)格
采用非結(jié)構(gòu)四面體為主的網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)67萬(wàn)。
圖1-1 網(wǎng)格模型
3）計(jì)算條件
速度入口：10m/s ，溫度773K；靜壓出口：0Pa，0梯度；對(duì)流換熱壁面：10w/m^2*K，373K。
二、網(wǎng) 格
1）新建工程
① 啟動(dòng)AICFD 2023R2；
② 選擇 文件>新建，新建工程，選擇工程文件路徑，設(shè)置工程文件名，點(diǎn)擊“確定”。
圖2-1 AICFD窗口
圖2-2 新建工程
2）網(wǎng)格導(dǎo)入
單擊菜單欄網(wǎng)格>導(dǎo)入網(wǎng)格，導(dǎo)入外部生成的計(jì)算域網(wǎng)格。
圖2-3 網(wǎng)格導(dǎo)入
3）網(wǎng)格質(zhì)量檢查
單擊菜單欄 網(wǎng)格>網(wǎng)格質(zhì)量，檢查網(wǎng)格質(zhì)量。
圖2-4 網(wǎng)格質(zhì)量檢查
三、求解設(shè)置
1）求解模型
雙擊 求解>求解模型，設(shè)置湍流模型。本案例為穩(wěn)態(tài)計(jì)算，采用不可壓縮流，湍流模型采用Standard k-epsilon模型。
展開(kāi) COMSOL多孔介質(zhì)自然流動(dòng)與傳熱現(xiàn)象的仿真研究
多孔介質(zhì)中的自然對(duì)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(duì)流與傳熱過(guò)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。并將此文件導(dǎo)入至COMSOL Multiphysics軟件中。
在COMSOL中，通過(guò)構(gòu)建矩形區(qū)域并與導(dǎo)入的CAD圖形執(zhí)行差集操作來(lái)完成多孔介質(zhì)幾何模型的建立。
選擇“多孔介質(zhì)傳熱”物理場(chǎng)，并設(shè)置相應(yīng)的溫度邊界條件以匹配具體應(yīng)用場(chǎng)景。完成設(shè)置后，對(duì)模型實(shí)施網(wǎng)格劃分。
通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行仿真計(jì)算，分析多孔介質(zhì)內(nèi)的流速分布及溫度場(chǎng)變化情況。
研究結(jié)果提供了關(guān)于多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜對(duì)流與傳熱機(jī)制的深刻見(jiàn)解。
展開(kāi) CFDPro熱管仿真 | 模擬熱管內(nèi)部流動(dòng)及傳熱傳質(zhì)過(guò)程，優(yōu)化熱傳輸性能
<p>熱管作為一種高效的傳熱元件，其工作原理基于熱傳導(dǎo)和相變過(guò)程。它通常由管殼、吸液芯和端蓋組成，內(nèi)部充注適量的工作液體。在不消耗外部能源的情況下快速傳遞熱量。熱管因其高效的熱傳導(dǎo)性能，被廣泛應(yīng)用于各種需要有效散熱的領(lǐng)域，如航空航天器的熱控、電子設(shè)備的冷卻等。</p><p>盡管熱管在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)展現(xiàn)出了其優(yōu)越的性能，但在設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程中仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試雖然能夠提供真實(shí)的數(shù)據(jù)，但往往成本高昂且周期長(zhǎng)。此外，實(shí)驗(yàn)條件難以完全控制，可能會(huì)受到環(huán)境因素的影響。因此，仿真技術(shù)在熱管設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。</p><p><strong>熱管模擬仿真目的</strong></p><p>通過(guò)CFD技術(shù)模擬熱管的實(shí)際工作過(guò)程，以預(yù)測(cè)和優(yōu)化其熱傳輸性能。仿真可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)目的：</p><p><strong>設(shè)計(jì)優(yōu)化：</strong>基于仿真數(shù)據(jù)，可以調(diào)整熱管的幾何形狀、管徑、管長(zhǎng)、翅片結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵參數(shù)，以最大化其熱傳輸效率。</p><p><strong>性能預(yù)測(cè)：</strong>通過(guò)CFD技術(shù)，可以預(yù)測(cè)熱管在不同工況下的溫度分布、壓力變化、傳熱效率以及響應(yīng)速度等關(guān)鍵參數(shù)。</p><p><strong>流動(dòng)與傳熱特性分析：</strong>揭示熱管內(nèi)部的流體流動(dòng)和傳熱特性，觀察到流體在熱管內(nèi)的流動(dòng)路徑、流速分布、壓力分布以及溫度分布等關(guān)鍵信息。</p><p><strong>穩(wěn)定性與可靠性評(píng)估：</strong>評(píng)估熱管在不同運(yùn)行條件下的穩(wěn)定性和可靠性。包括長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、負(fù)荷變化、環(huán)境變化等多種情況。</p><p><strong>熱管仿真的難點(diǎn)</strong></p><p><strong>物理模型復(fù)雜性：</strong>熱管仿真涉及到兩相流、多組分流動(dòng)、相變現(xiàn)象、復(fù)雜的傳熱機(jī)制以及毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)的回流效應(yīng)，這些都需要高精度的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述。
展開(kāi) 國(guó)產(chǎn)CFD軟件VirtualFlow：超臨界流動(dòng)傳熱模擬仿真，精準(zhǔn)把握熱物性變化
4.總結(jié)
通過(guò)上述測(cè)試和對(duì)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(lái)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(guò)調(diào)用NIST物性庫(kù)，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(guò)與商業(yè)軟件軟件的對(duì)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(wèn)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(wèn)題研究。
展開(kāi) 
“COMSOL軟件+多物理場(chǎng)耦合仿真”培訓(xùn)第十期：網(wǎng)格/流動(dòng)傳熱/光電/力學(xué)/電磁場(chǎng)分析/經(jīng)典案例
多年來(lái)長(zhǎng)期從事多物理場(chǎng)仿真工作研究，在模擬電磁效應(yīng)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、聲學(xué)振動(dòng)、流體流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)等多物理場(chǎng)協(xié)同仿真領(lǐng)域積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，主持多項(xiàng)國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目和企業(yè)合作研發(fā)工程項(xiàng)目，擁有豐富的科研及工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、資深的技術(shù)底蘊(yùn)和專(zhuān)業(yè)背景。擁有多項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利。長(zhǎng)期為中國(guó)核物理研究院、中科院等各大研究所提供技術(shù)支持和項(xiàng)目咨詢，并多次到北航、電子科大、山東大學(xué)等高校進(jìn)行多物理場(chǎng)仿真培訓(xùn)。
4 培訓(xùn)時(shí)間
2022年04月22日—2022年04月24日
線上直播
5 培訓(xùn)內(nèi)容
6 培訓(xùn)費(fèi)用
A類(lèi)：收費(fèi)3900元/人（含培訓(xùn)費(fèi)、資料費(fèi)、A類(lèi)證書(shū)費(fèi)、指導(dǎo)費(fèi)、發(fā)票費(fèi)等）
B類(lèi)：收費(fèi)4500元/人（含培訓(xùn)費(fèi)、資料費(fèi)、A類(lèi)+B類(lèi)證書(shū)費(fèi)、指導(dǎo)費(fèi)、發(fā)票費(fèi)等）
提供正規(guī)
增值稅
發(fā)票、報(bào)銷(xiāo)方便，
如需
開(kāi)
會(huì)議費(fèi)發(fā)票，可提供會(huì)議通知
7 頒發(fā)證書(shū)
A類(lèi)：可獲得：中科軟研（北京）科學(xué)技術(shù)中心頒發(fā)的高級(jí)《COMSOL軟件應(yīng)用工程師》結(jié)業(yè)證書(shū)，該證書(shū)可作為有關(guān)單位專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員能力評(píng)價(jià)、從業(yè)人員加薪、晉升、考核和任職的重要依據(jù)。
B類(lèi)：可獲得：中國(guó)管理科學(xué)研究院職業(yè)資格認(rèn)證培訓(xùn)中心頒發(fā)的高級(jí)《COMSOL軟件應(yīng)用工程師》專(zhuān)業(yè)能力證書(shū)，納入中管院數(shù)據(jù)庫(kù)，全國(guó)通用可查，可以作為晉升、評(píng)級(jí)的有效憑證。
8 優(yōu)惠政策
1、
學(xué)生憑學(xué)生證優(yōu)惠300元；
2、3人以上
(含)
團(tuán)體報(bào)名每人可減少
2
00元；
3、5
人以上(含)
團(tuán)
體報(bào)名
，
另外
贈(zèng)送一個(gè)名額；
4、
以上
優(yōu)惠政策不能同時(shí)享受，只能享受其中一種。
9 報(bào)名方式
掃描二維碼，添加老師，即可報(bào)名↓
展開(kāi) CFDPro熱管仿真 | 模擬熱管內(nèi)部流動(dòng)及傳熱傳質(zhì)過(guò)程，優(yōu)化熱傳輸性能
熱管作為一種高效的傳熱元件，其工作原理基于熱傳導(dǎo)和相變過(guò)程。它通常由管殼、吸液芯和端蓋組成，內(nèi)部充注適量的工作液體。在不消耗外部能源的情況下快速傳遞熱量。熱管因其高效的熱傳導(dǎo)性能，被廣泛應(yīng)用于各種需要有效散熱的領(lǐng)域，如航空航天器的熱控、電子設(shè)備的冷卻等。
盡管熱管在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)展現(xiàn)出了其優(yōu)越的性能，但在設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程中仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試雖然能夠提供真實(shí)的數(shù)據(jù)，但往往成本高昂且周期長(zhǎng)。此外，實(shí)驗(yàn)條件難以完全控制，可能會(huì)受到環(huán)境因素的影響。因此，仿真技術(shù)在熱管設(shè)計(jì)和優(yōu)化過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。
熱管模擬仿真目的
通過(guò)CFD技術(shù)模擬熱管的實(shí)際工作過(guò)程，以預(yù)測(cè)和優(yōu)化其熱傳輸性能。仿真可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)目的：
設(shè)計(jì)優(yōu)化：基于仿真數(shù)據(jù)，可以調(diào)整熱管的幾何形狀、管徑、管長(zhǎng)、翅片結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵參數(shù)，以最大化其熱傳輸效率。
性能預(yù)測(cè)：通過(guò)CFD技術(shù)，可以預(yù)測(cè)熱管在不同工況下的溫度分布、壓力變化、傳熱效率以及響應(yīng)速度等關(guān)鍵參數(shù)。
流動(dòng)與傳熱特性分析：揭示熱管內(nèi)部的流體流動(dòng)和傳熱特性，觀察到流體在熱管內(nèi)的流動(dòng)路徑、流速分布、壓力分布以及溫度分布等關(guān)鍵信息。
穩(wěn)定性與可靠性評(píng)估：評(píng)估熱管在不同運(yùn)行條件下的穩(wěn)定性和可靠性。包括長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、負(fù)荷變化、環(huán)境變化等多種情況。
熱管仿真的難點(diǎn)
物理模型復(fù)雜性：熱管仿真涉及到兩相流、多組分流動(dòng)、相變現(xiàn)象、復(fù)雜的傳熱機(jī)制以及毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)的回流效應(yīng)，這些都需要高精度的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述。
邊界條件設(shè)置：準(zhǔn)確設(shè)定熱管兩端及壁面的熱通量、壓力、濕度等邊界條件是仿真結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，而在實(shí)際情況中這些條件可能會(huì)隨時(shí)間和空間變化。
微尺度效應(yīng)：部分熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有微觀特征，如微槽、多孔介質(zhì)等，這類(lèi)微尺度效應(yīng)對(duì)傳熱有顯著影響，但建模難度較大。
展開(kāi) 后臺(tái)階帶傳熱的湍流流動(dòng)
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說(shuō)明
本案例模擬了流體流經(jīng)后臺(tái)階的流動(dòng)和對(duì)流換熱過(guò)程。
計(jì)算域：H=1m
物質(zhì)屬性：物質(zhì)密度為1 kg/m3，粘度為0.0001kg/m-s，導(dǎo)熱系數(shù)1.408 W/m-K，比熱為10,000 J/kg-K
邊界條件：入口為充分發(fā)展的速度剖面，雷諾數(shù)為28000，壁面熱通量Q˙= 1,000W/m2
網(wǎng)格劃分
采用矩形網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量為6600
計(jì)算設(shè)置
本次計(jì)算為穩(wěn)態(tài)不可壓縮流動(dòng)。
物質(zhì)屬性
計(jì)算物質(zhì)設(shè)置密度等參數(shù)
湍流模型
選擇為RNG k-E湍流模型
能量方程
激活能量方程
邊界條件
（1）入口速度邊界條件
由Profile文件導(dǎo)入，Profile文件下載地址：
鏈接: https://pan.baidu.com/s/1YtzxeIW1YwXyTI-5YAzXhQ 密碼: muee
（2）下壁面邊界條件
計(jì)算結(jié)果
計(jì)算域云圖展示
溫度云圖
計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比
沿下壁面位置處Nusselt Number對(duì)比值
參考文獻(xiàn)
J.C. Vogel, J.K. Eaton, “Combined Heat Transfer and Fluid Dynamic Measurements Downstream of a Backward-Facing Step”. Journal of Heat Transfer, Vol. 107, pp. 922-929, 1985.
展開(kāi) FLUENT波紋管內(nèi)傳熱流動(dòng)模擬
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(wèn)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(kāi)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(huì)彈出“打開(kāi)”對(duì)話框。
（2）在彈出的“打開(kāi)”對(duì)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(duì)話框，輸入名稱(chēng)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(duì)話框，輸入名稱(chēng)pipewall和dimpled_potrusions，單擊OK按鈕確認(rèn)。
（4）右鍵單擊模型樹(shù)中Mesh選項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項(xiàng)，開(kāi)始生成網(wǎng)格。
（5）網(wǎng)格劃分完成以后，單擊模型樹(shù)中Mesh項(xiàng)可以在圖形窗口中查看網(wǎng)格。
展開(kāi) 流動(dòng)與傳熱CFD分析小組
本小組成員均為清華大學(xué)流體流動(dòng)與傳熱相關(guān)專(zhuān)業(yè)優(yōu)秀博士及碩士研究生（已畢業(yè)及在讀），理論基礎(chǔ)扎實(shí)，且有相關(guān)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，熟練應(yīng)用Fluent（CFD分析軟件）、Flowmaster（一維流體系統(tǒng)仿真軟件）、HTFS（換熱器設(shè)計(jì)軟件）等熱工軟件，旨在為企業(yè)提供熱工問(wèn)題的分析與計(jì)算技術(shù)服務(wù)，諸如流動(dòng)分析、傳熱計(jì)算、CFD模擬、換熱器熱工設(shè)計(jì)等，目前已完成課題：超臨界壓力流體在微細(xì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的流動(dòng)與換熱分析、超臨界壓力流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)與傳熱分析、U型管換熱器CFD模擬、反應(yīng)堆堆芯熱工水力問(wèn)題的三維CFD模擬，結(jié)果均得到客戶認(rèn)可與好評(píng)。有需要可通過(guò)以下方式與我們聯(lián)系：
E-mail: zhangyu_03@tsinghua.org.cn; maojie666@gmail.com
Tel: 13810987379 張
QQ：26057270
展開(kāi) 汽輪機(jī)：轉(zhuǎn)輪機(jī)械中轉(zhuǎn)盤(pán)腔的流動(dòng)傳熱模擬
結(jié)果顯示本實(shí)驗(yàn)所用CFD仿真軟件的壁面模型LES能很好地預(yù)測(cè)雷諾應(yīng)力，尤其是在邊界層中。對(duì)于雷諾應(yīng)力預(yù)測(cè)，本實(shí)驗(yàn)所用CFD仿真軟件的性能與其他CFD求解器相似或更好。
圖3 r*=0.7處，幾種壁面模型計(jì)算的速度擾動(dòng)的切向速度和徑向速度和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比
壁面解析RANS（WRRANS）數(shù)值模型對(duì)線性層和對(duì)數(shù)層中的速度進(jìn)行了合理的預(yù)測(cè)。壁面模型無(wú)法求解粘性底層中的速度，但可以很好地預(yù)測(cè)對(duì)數(shù)層中的速度，但在對(duì)數(shù)層中的低y+區(qū)域速度預(yù)測(cè)不足。
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(pán)上具有三種不同溫度邊界條件（BC）的情況。通過(guò)后處理得到了旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)上的努塞爾數(shù)分布，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。RANS和壁面模型LES都較好地吻合了測(cè)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(duì)低Reφ（= 2×106）條件下的傳熱預(yù)測(cè)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(duì)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(pán)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(cè)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(duì)旋轉(zhuǎn)腔流動(dòng)中的流動(dòng)和傳熱的預(yù)測(cè)能力。
文章來(lái)源：遠(yuǎn)算云學(xué)院
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展開(kāi) 八、管道彎頭中流體混合流動(dòng)與傳熱
<p> 這次我們使用fluent做一個(gè)流體流動(dòng)與傳熱的模擬。如圖1所示，進(jìn)口5和進(jìn)口6分別進(jìn)入兩股流體，兩股流體會(huì)在彎頭處進(jìn)行混合，考慮到流動(dòng)與換熱的影響，查看穩(wěn)定下來(lái)之后的壓力和速度分布云圖。</p><p> </p><p><strong>1. 物理模型</strong></p><p> 物理模型如圖1所示，模型尺寸圖中已標(biāo)出，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，模型為二維模型。但<strong>實(shí)際上是圓管，這里的二維模型會(huì)帶來(lái)誤差</strong>，之前的文章我們提到過(guò)，<strong>Fluent即便模擬二維流動(dòng)，實(shí)際上也是三維的，因?yàn)閷?duì)于二維模型，F(xiàn)luent會(huì)自動(dòng)給它一個(gè)1m的深度如圖2，因此實(shí)際上二維的計(jì)算變成了方形管</strong>。這里我們不考慮這樣的誤差。</p><p><br></p><p class="ql-align-center"> </p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZyibaCicicLEW1yer6tkExKNmfKxegYicCCGoYCCjWbVgibtwShKcXrO8HN9n2N4MBfOh9X9SdHM4MTSZ2w/640?
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【CAE案例】轉(zhuǎn)輪機(jī)械中轉(zhuǎn)盤(pán)腔的流動(dòng)傳熱模擬
計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了CFD仿真軟件在相對(duì)低Reφ（= 2×106）條件下的傳熱預(yù)測(cè)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(duì)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(pán)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(cè)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(duì)旋轉(zhuǎn)腔流動(dòng)中的流動(dòng)和傳熱的預(yù)測(cè)能力。
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展開(kāi) 【積鼎VirtualFlow】超大渦模擬：燃料管束內(nèi)的流動(dòng)傳熱
（注：該模擬僅是測(cè)試ITM方法對(duì)捕捉傳熱兩相流復(fù)雜界面變化的能力）
在預(yù)測(cè)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(píng)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(guò)程。
在此問(wèn)題中，湍流對(duì)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(jí)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(chǎng)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(duì)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。
展開(kāi) Fluent在混合彎頭中的流體流動(dòng)和傳熱分析
在混合彎頭中的流體流動(dòng)和傳熱分析
本例模型請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)，CAE備忘錄，回復(fù)elbow可獲得。
問(wèn)題描述：
有一溫度為293.15K的流體從管道直徑為100mm入口進(jìn)入，并與從管道直徑為25mm入口進(jìn)入溫度為313.15K的流體進(jìn)行混合，預(yù)測(cè)兩股流體混合后的流動(dòng)情況和溫度分布情況。
創(chuàng)建Fluent 分析系統(tǒng)：
打開(kāi)workbench17.2，將Fluid Flow(Fluent)單擊左鍵拖入空白處（也可以雙擊），選擇Save，將文件保存到制定目錄下（保持良好習(xí)慣）。這時(shí)候在Files 窗口中就會(huì)出現(xiàn)一些文件。之后你進(jìn)行其他操作產(chǎn)生的文件，經(jīng)過(guò)保存都會(huì)出現(xiàn)在這個(gè)窗口。
劃分網(wǎng)格：
幾何模型自行建模，如果用其他三維軟件，可以導(dǎo)入X_t或者stp格式文件。導(dǎo)入幾何模型之后，雙擊A3欄的Mesh，進(jìn)入網(wǎng)格劃分界面。
首先，為每個(gè)面進(jìn)行命名，選擇面并右鍵選擇Create Named selection，對(duì)應(yīng)名稱(chēng)為，進(jìn)口命名為inlet_large和inlet_small，出口命名為pressure_outlet，壁面命名為wall，對(duì)稱(chēng)面命名為Symmetry，這樣命名可以方便在Fluent中設(shè)置邊界條件。
命名完成之后，在mesh上右鍵選擇size，選擇整個(gè)體，在Element Size處填入0.006m，如果要設(shè)置膨脹層，則單擊Mesh，在下方Details of Mesh 中選擇inflation設(shè)置膨脹層各個(gè)參數(shù)（這里也可以不用設(shè)置），將Use Automatic Inflation 改為 Program Controlled。最后在Mesh上右鍵選擇generate mesh，這時(shí)網(wǎng)格已經(jīng)劃分完畢，將網(wǎng)格劃分界面關(guān)閉，在Project schematic中的mesh右鍵選擇update.
展開(kāi) 『下載』帕坦卡－傳熱與流體流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算
最經(jīng)典的計(jì)算流體力學(xué)入門(mén)書(shū)籍
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