自然對(duì)流換熱仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
自然對(duì)流換熱仿真的視頻教程
基于fluent汽車TWC自然對(duì)流換熱仿真（無聲視頻）
視頻為無聲教程，但對(duì)流換熱四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在視頻中用word予以反復(fù)展示，在操作中也逐一演示，后期可以qq進(jìn)行后續(xù)交流。
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ABAQUS熱傳導(dǎo)模擬教程（涉及固體傳熱、輻射換熱、對(duì)流換熱）
該算例講解了典型熱傳導(dǎo)的模擬，該模擬中考考慮了固體換熱、輻射換熱、對(duì)牛換熱等。在該視頻中詳細(xì)講解了從前處理的每一步操作設(shè)置，以及后處理的相關(guān)操作方法，并附帶有相關(guān)的講解。通過該案例，將有助于ABAQUS軟件學(xué)習(xí)者掌握傳熱模擬的基本設(shè)置。
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熱傳導(dǎo)模擬教程（涉及固體傳熱、對(duì)流換熱、輻射換熱設(shè)置以及后處理操作）
該算例是針對(duì)前面熱傳導(dǎo)模擬算例中，有部分學(xué)員提出關(guān)于一些設(shè)置為何需要那么設(shè)置的講解，該算例以一個(gè)簡單立方體模型進(jìn)行講解。該模擬中考考慮了固體換熱、輻射換熱、空氣自然對(duì)流換熱等。在該視頻中詳細(xì)講解了從前處理的每一步操作設(shè)置，以及后處理的相關(guān)操作方法，并附帶有相關(guān)的講解。通過該案例，將有助于ABAQUS軟件學(xué)習(xí)者掌握傳熱模擬的基本設(shè)置。
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自然對(duì)流換熱仿真的實(shí)例教程
仿真模型
導(dǎo)語
據(jù)悉，為研究鋰離子電池熱特性機(jī)理，針對(duì)電池表面自然對(duì)流換熱系數(shù)展開研究，通過實(shí)驗(yàn)得到了電池基本生熱參數(shù)并以此建立了單體鋰離子電池生熱模型，仿真分析了恒溫條件下不同放電電流的表面自然對(duì)流換熱系數(shù)。
鋰離子電池因其高比能量特性而被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)乘用車輛，其使用壽命受到自放電率、溫度等因素的制約。
研究發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池舒適溫度需要控制在20~35 ℃之間，溫度過高時(shí)，其不可逆反應(yīng)加劇容易產(chǎn)生自放電、熱失控等安全事故；溫度過低，則會(huì)使其容量和功率發(fā)生明顯下降。
因此，為了改善電動(dòng)汽車單電池及電池成組后的安全性能，需建立較精確熱仿真模型，以此來預(yù)測動(dòng)力鋰離子電池內(nèi)部溫度分布狀況及熱傳遞過程，從而精確分析出鋰離子電池熱失控因素。
01
導(dǎo)讀
目前，國內(nèi)外均針對(duì)鋰離子電池熱模型和熱行為進(jìn)行了相關(guān)研究。早期美國D.Bernardi等[1]通過研究電池溫度特性提出了電池生熱率模型，之后通過研究人員的不斷發(fā)展研究，鋰離子電池熱模型已經(jīng)呈現(xiàn)多維度趨勢發(fā)展；
Chen等[2]通過研究電池三維分層電化學(xué)-熱耦合模型仿真驗(yàn)證了單體電池和成組電池包溫度分布的真實(shí)性；Lopez等[3]通過熱濫用模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了圓柱電池熱響應(yīng)能力比棱柱電池小；Chacko等[4]將電-熱模型應(yīng)用到恒流勻速和變電流工況中，研究發(fā)現(xiàn)變電流對(duì)電池溫升影響較高。
本文在前人研究基礎(chǔ)上，突破傳統(tǒng)仿真中將對(duì)流換熱系數(shù)、電壓溫度系數(shù)設(shè)定為常數(shù)，通過變化的電壓溫度系數(shù)來估算對(duì)流換熱系數(shù)，以此來達(dá)到更高的溫度仿真精度。
展開 本案例在ANSYS2019R3中演示了如何利用Fluent進(jìn)行固體圓柱自然對(duì)流換熱二維瞬態(tài)CFD仿真。首先于DesignModeler中建立幾何模型，接著導(dǎo)入ANSYS Mesh進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并進(jìn)行命名邊界條件，然后利用Fluent進(jìn)行求解，最后在CFD-POST中進(jìn)行后處理。案例基于2D、瞬態(tài)求解。
一
案例模型
二
Workbench設(shè)置
▼ 將Fluid Flow(Fluent)拖入右邊空白界面。
▼ 以DesignModeler方式打開Geometry。
模型建立完畢，轉(zhuǎn)入ANSYS Mesh，網(wǎng)格劃分。
三
Fluent設(shè)置
▼ 打開Fluent登錄界面進(jìn)行設(shè)置。
展開 內(nèi)部介質(zhì)為空氣，在溫度影響下產(chǎn)生自然對(duì)流。
圖 1 幾何模型
2 劃分網(wǎng)格
上下邊界劃分300個(gè)節(jié)點(diǎn)，左右邊界劃分30個(gè)節(jié)點(diǎn)，共生成9000個(gè)四邊形網(wǎng)格。
邊界命名
3 設(shè)置邊界條件
設(shè)置重力加速度為-9.81m/s2，添加空氣相關(guān)參數(shù)。
原文檔在附件里，自行下載。
波紋板是一種具有波浪狀結(jié)構(gòu)的金屬板，在對(duì)流換熱中具有重要的應(yīng)用。波紋板的波浪狀形態(tài)可以增加其表面積，提高熱傳導(dǎo)效率和對(duì)流換熱效果。本案例建立了一簡化二維模型，基于COMSOL軟件的熱-流耦合相關(guān)模塊，數(shù)值仿真得到對(duì)流換熱后的溫度場和速度場分布，如圖所示：
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對(duì)流換熱是指發(fā)生于運(yùn)動(dòng)流體和固體壁面之間的熱交換現(xiàn)象。
對(duì)流換熱強(qiáng)度由牛頓冷卻定律來確定：
qs=h(T。-Trer)(1)
式中，qs為熱流密度，h為對(duì)流換熱系數(shù)，T為固體壁面溫度，Trer為運(yùn)動(dòng)流體的特征溫度(參考溫度)。
在上述公式中，熱流密度和溫差之間呈現(xiàn)一個(gè)簡單的線性關(guān)系，但是，在真實(shí)的對(duì)流換熱中，由于壁面處的流動(dòng)處處不同，造成q和h在壁面的分布也不相同。更為重要的是，對(duì)流換熱系數(shù)的定義必須依賴于給定的參考溫度，因此，對(duì)于相同的熱流密度來說，存在多種對(duì)流換熱系數(shù)和參考溫度的組合。
傳統(tǒng)上，換熱系數(shù)數(shù)據(jù)來源于實(shí)驗(yàn)。但是，邊界層理論(位于表面附近的流體層，其中粘度和導(dǎo)熱的影響占主導(dǎo)地位)的發(fā)展使得我們能夠用分析的方法計(jì)算對(duì)流換熱系數(shù)。因此，在STAR-CCM中，使用邊界層理論來計(jì)算對(duì)流換熱系數(shù)。因此，在 STAR-CCM+中，模擬對(duì)流換熱系數(shù)的概念核心來源于標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)( standard wall！function，SWF)，熱流密度的公式為
公式中的參數(shù)解釋如下：
聯(lián)立公式(1)和(2)即可求得對(duì)流換熱系數(shù)。對(duì)流換熱系數(shù)總是與參考溫度成對(duì)出現(xiàn)的，不能只說對(duì)流換熱系數(shù)而不說明參考溫度。標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)(SWF)是一組半經(jīng)驗(yàn)函數(shù)，用于描述近壁區(qū)域(邊界層)中的流動(dòng)現(xiàn)象。該模型使用層流/湍流 Randt數(shù)、無量綱近壁面速度、湍流能量來描述T和α
在本節(jié)中，我們討論關(guān)于準(zhǔn)確使用SWF和上述內(nèi)置后處理傳熱系數(shù)的建議，但重申STAR-CCM+總是使用公式(2)來求解表面局部熱通量。這個(gè)表達(dá)式體現(xiàn)了重要的邊界層概念，
用戶需要遵循建議以確保其正確應(yīng)用該模型。
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COMSOL進(jìn)階課程：換熱器三維仿真 COMSOL Masterclass: 3D simulation of a heat exchanger 發(fā)布年份：2026 課程時(shí)長：1小時(shí) 文件大小：579.6MB 語言：英文 課程內(nèi)容 本課程從零開始搭建管殼式換熱器完整三維仿真模型，
Fluent實(shí)用案例 | 螺旋翅片管式換熱器換熱仿真8個(gè)月前
<p>本案例利用Fluent能量方程對(duì)螺旋翅片管式換熱器展開了數(shù)值仿真計(jì)算。該案例所用模型為假設(shè)模型，僅作計(jì)算設(shè)置參考，所進(jìn)行的設(shè)置十分簡單。通過此案例后續(xù)可以對(duì)進(jìn)一步通過參數(shù)化建模，對(duì)不同流速、基管尺寸、翅片半徑等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)多工況的仿真計(jì)算，從而達(dá)到多目標(biāo)優(yōu)化的目的。</p><p><strong>1 workbench 設(shè)置</strong></p><p>本案例具體設(shè)置如下圖 ：</p><
H型翅片管亦稱為H型肋片管或蝶片管，是一種用于換熱的熱交換器元件。它通常由一根管子和許多緊密排列的翅片組成，翅片可以固定在管子上或者與管子無縫地連接在一起，H型翅片管主要用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、船用或陸用柴油機(jī)組排煙廢熱回收的熱交換設(shè)備中，在石油、化工等領(lǐng)域也廣泛使用。
H型翅片管的傳熱效率受到多種因素的影響，如翅片形狀、尺寸、材質(zhì)以及流體流動(dòng)狀態(tài)等。通過進(jìn)行熱分析，可以深入了解這些因素對(duì)傳熱效率的具體影響
熱管作為一種高效的傳熱元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、傳熱效率高、無運(yùn)動(dòng)部件等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子散熱、制冷空調(diào)、能源等多個(gè)領(lǐng)域。其中，環(huán)路熱管作為一種特殊的熱管形式，由于其冷凝段和蒸發(fā)段分開，能夠靈活地應(yīng)用于各種復(fù)雜環(huán)境，如航天器內(nèi)的熱量傳輸與散熱。
然而，隨著應(yīng)用場景的日益復(fù)雜，熱管的設(shè)計(jì)與優(yōu)化面臨著諸多挑戰(zhàn)。特別是在面對(duì)長距離、多點(diǎn)復(fù)雜熱源的散熱需求時(shí)，精確測量相變過程中的溫度、速度等參數(shù)變得極為困難
<p><strong>基于增材制造的換熱器</strong></p><p><br></p><p>增材制造，即 3D 打印技術(shù)，是一種通過逐層堆疊材料的方式構(gòu)建物體的制造方法。熱交換器的設(shè)計(jì)通常是最大化表面積和最小化壓降之間的平衡。晶格結(jié)構(gòu)的使用被證明是增強(qiáng)傳熱從而提高熱交換器效率的一種可能方法。由于體積相對(duì)較小、重量輕且熱效率高，這些基于增材制造的換熱器已在航空航天、電子設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。</
在電力系統(tǒng)中，油冷變壓器廣泛應(yīng)用于變電站，其在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，如果變壓器溫度過高，會(huì)對(duì)其內(nèi)部的絕緣材料及零部件性能造成損害。繞組是變壓器的核心部件之一，由銅或鋁等導(dǎo)電材料制成。高溫會(huì)使繞組的電阻增大，電阻增大又會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生更多的熱量，形成惡性循環(huán)。過高的溫度可能會(huì)引起鐵芯的磁導(dǎo)率變化，影響變壓器的電磁性能，同時(shí)也可能導(dǎo)致鐵芯的機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，破壞變壓器的正常運(yùn)行。另外，變壓器中的絕緣紙和絕緣油在高溫下會(huì)加速老化
基于comsol的多隔層對(duì)流換熱
微通道熱管技術(shù)正引領(lǐng)多個(gè)行業(yè)邁向更高效、更環(huán)保的未來。在制冷空調(diào)領(lǐng)域，微通道換熱器以其高效傳熱與緊湊設(shè)計(jì)，成為提升能效的關(guān)鍵；在通信與電子行業(yè)，它有效解決了高密度設(shè)備散熱難題，助力綠色節(jié)能；交通運(yùn)輸業(yè)中，微通道換熱器助力新能源汽車及傳統(tǒng)車輛空調(diào)系統(tǒng)升級(jí)，同時(shí)拓展至軌道交通與航空領(lǐng)域。化工與能源行業(yè)同樣受益，微通道技術(shù)提高了熱交換效率，促進(jìn)了清潔能源的高效利用。此外，在生物醫(yī)療領(lǐng)域，微通道技術(shù)的精確溫控為藥物傳遞
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換熱器是在兩種或兩種以上不同溫度的流體之間進(jìn)行熱量交換的裝置。換熱器的應(yīng)用范圍廣，尺寸差別較大。例如：鍋爐（HVAC，發(fā)電廠）、冷凝器（家用冰箱，HVAC，發(fā)電廠…）、蒸發(fā)器（家用冰箱，HVAC，發(fā)電…)、熱管(醫(yī)療設(shè)備，電子冷卻…）和廢棄再循環(huán)冷卻器（EGR)（汽車)等。
目錄
定義和應(yīng)用
換熱器的種類
使用換熱器面臨的巨大挑戰(zhàn)
換熱器的分析與設(shè)計(jì)過程
波紋板是一種具有波浪狀結(jié)構(gòu)的金屬板，在對(duì)流換熱中具有重要的應(yīng)用。波紋板的波浪狀形態(tài)可以增加其表面積，提高熱傳導(dǎo)效率和對(duì)流換熱效果。本案例建立了一簡化二維模型，基于COMSOL軟件的熱-流耦合相關(guān)模塊，數(shù)值仿真得到對(duì)流換熱后的溫度場和速度場分布，如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
