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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。

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模擬流體為空氣，采用理想氣體定律進行建模。外轉子轉速為8000轉/分。為了驗證流體與固體之間的耦合傳熱效果，還模擬了相同參數條件下，用絕熱壁面求解流體-固體界面的傳熱算例并進行了比較。 固體模型包括三部分:機殼、陽轉子、陰轉子。全部使用二叉樹劃分網格，數量大約40萬個單元。如圖5 (b)所示，流固界面設置為固定熱流邊界，具體熱流數值由流體模型求解給出。殼體外表面設置為熱對流邊界。

固體內部溫度從入口至出口呈分層分布，溫度由低到高。 圖5 固體溫度分布： (a)橫截面(b)轉子表面 為了說明流體和固體之間共軛傳熱的效果，本文將流固交界面設為絕熱邊界，其余設置保持不變，以進行比較。

固體方式：穩態溫升計算等方法主要關注變壓器固體部分的溫度分布，忽略了流體流動的影響。這種方法計算速度較快，但精度相對較低。 在實際應用中，我們可以根據具體需求選擇合適的分析方法。例如，對于需要精確了解變壓器內部流體流動和熱量傳遞的情況，可以選擇流體方式；而對于只需要大致了解變壓器溫度分布的情況，可以選擇固體方式。

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。

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。

為了驗證流體與固體之間的耦合傳熱效果，還模擬了相同參數條件下，用絕熱壁面求解流體-固體界面的傳熱算例并進行了比較。 固體模型包括三部分:機殼、陽轉子、陰轉子。全部使用二叉樹劃分網格，數量大約40萬個單元。如圖5 (b)所示，流固界面設置為固定熱流邊界，具體熱流數值由流體模型求解給出。殼體外表面設置為熱對流邊界。固體模型求解穩態導熱問題。

◆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。 問：為什么使用CHT？

Ansys中的溫度場仿真還是很多模塊的，如下圖所示 ANSYS Workbench中的溫度場仿真還是很多模塊的，ANSYS Workbench 中用于溫度場計算的核心模塊包括穩態熱分析（Steady-State Thermal）、瞬態熱分析（Transient Thermal）、Fluent（流體傳熱）、Electrothermal（熱電耦合）、Thermal-Structural

管內湍流時增加流速對增強傳熱能收到較顯著的效果，但又須注意增加流速也受到各種因素的限制。因此，在設計或實際使用中應權衡各種因素，選擇最佳流速或為流體輸送機械所允許的流速。 (2)射流沖擊 這是使流體通過圓形或狹縫形噴嘴直接噴射到固體表面進行冷卻或加熱的方法。

CFD 傳熱分析ANSYS Fluent 容錯網格劃分（vi） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過板式換熱器進行 CFD 傳熱分析（vii） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過表面冷凝器進行 CFD 傳熱分析（viii） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過特殊類型換熱器進行 CFD 流體混合（ix） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過排氣歧管進行

圖 硅液材料參數圖 固體硅材料參數圖 石英材料參數圖 石墨材料參數圖 保溫筒材料參數圖 爐壁材料參數4、物理場模型添加了固體和液體傳熱、層流、表面對表面的輻射、非等溫流動、馬蘭戈尼效應。5、研究研究分為加熱和降溫兩個階段。加熱過程中假設所有物質都是固體，僅考慮固體傳熱，得到10h后的溫度分布。

這種方法導致了 4.2 億個單元的網格大小，涵蓋流體和固體域，在 32 個核心上在不到 9 小時的時間內創建。共軛傳熱為了獲得真實和準確的傳熱預測，在能量方程中考慮了幾何體的不同固體部分，并分解了熱傳導方程。固體的熱性能由它們的導熱系數表征。在固液界面，熱通量基于固體和流體之間的溫度梯度隱式應用。

因此，在設計或實際使用中應權衡各種因素，選擇最佳流速或為流體輸送機械所允許的流速。(2)射流沖擊 這是使流體通過圓形或狹縫形噴嘴直接噴射到固體表面進行冷卻或加熱的方法。由于流體直接沖擊固體壁面，流程短而邊界層薄，所以對流換熱系數顯著增大。在用液體射流沖擊加熱面時，如熱流密度已高至足以產生沸騰，則就成為兩相射流沖擊換熱。

熱傳導是固體中傳熱的主要方式，在不流動的液體或氣體層中逐層傳遞，在流動情況下常與熱對流同時發生。

相變傳熱相變冷卻的傳熱過程比一般的傳熱模式復雜得多。相變表示為以下過程：a.固體變為液體--熔化b.液體變為蒸汽--蒸發，也可沸騰c.蒸汽變為液體–冷凝，e.液體變為固體--結晶，或冷凍f.固體變為蒸汽–升華g.蒸汽變為固體–沉積舉例來說，在絕對零度以上的任何溫度下，液體中的分子都在不斷運動。其中一些分子的速度將高于平均值。

在流體邊界（表面）的熱傳遞中，努塞爾數 (Nu) 是跨越邊界的對流熱量與傳導熱量的比率。在傳熱實驗和CFD計算中，Nu 數是反映對流換熱能力的一個重要無量綱數。 其中，h 為流體的對流傳熱系數，L 為傳熱面的幾何特征長度，λ 為流體的導熱系數。