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根據用戶們向Ansys流體技術團隊反饋的在自然對流冷卻仿真過程中存在的問題，Ansys工程師做了系統的解答匯總。以下知識點雖然都是在Fluent中進行實現，但方法是普適的，在其它CFD軟件中計算時同樣需要注意，希望對大家有所幫助。

仿真模型導語據悉，為研究鋰離子電池熱特性機理，針對電池表面自然對流換熱系數展開研究，通過實驗得到了電池基本生熱參數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流換熱系數。鋰離子電池因其高比能量特性而被廣泛應用于電動乘用車輛，其使用壽命受到自放電率、溫度等因素的制約。

Fluent輪轂電機自然冷卻仿真 源文件加制作過程錄屏，源文件是workbench，包括幾何，網格，設置跟結果。錄屏是全過程錄屏，包括幾何處理，網格劃分，計算設置跟后處理，錄屏沒有聲音，關鍵步驟錄屏中有文字 平臺軟件： Ansys 2020版本

（如啟動 / 停機、熱沖擊）；支持非線性材料熱屬性；與瞬態結構耦合方便 求解耗時長、需精細時間步控制；對初始條件和網格質量敏感 發動機啟停、焊接熱影響區、脈沖加熱、自然對流瞬態過程 Fluent（CFD 模塊） 流體與固體耦合傳熱，支持復雜流動（層流 / 湍流）、相變、多相流、輻射（P1、DO、S2S

瑞利數：Ra=gβ△TL^3*ρ/μα，對于空氣，α=0.000024m2/s，β=0.00367；當Ra>1e8時，為湍流自然對流；13. 數值耗散存在所有流動問題，其來源于截斷誤差，盡量采用二階離散格式；當流動方向與網格方向一致時，數值耗散最小；14.

水的密度設置為溫度的函數，如下，熱水器的換熱機理實際上是封閉空間的自然對流換熱，而且研究表明熱水器內水的溫差通常不超過10K，因此密度也可以用Boussineseq模型以提高收斂性。

如果結構變形非常小，并且可以認為結構的變形幾乎不會對流場的各項參數產生影響，或產品本身不允許在流體的作用下發生較大的變形，這種情況下只需要先求解出流體與固體界面上的壓強數據，并將壓強數據傳導到固體的表面進行結構力學計算。

wx_fmt=png"></p><p class="ql-align-center">圖2.操作壓力、表壓力、絕對壓力的關系&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</p><p>&nbsp;&nbsp;對于操作壓力的設定，有一定的規范，其標準是馬赫數和密度的，在理想氣體不可壓縮流流動中（例如，對于自然對流問題），則應使用代表流動平均壓力

3.1 自然對流散熱圖2為自然對流條件下，電池模塊艙段中心截面的溫度氣流分布，其中電池模塊中上部的紅色區域溫度最高，最高可達63.4℃，電池模塊溫度沿中心向外逐漸降低，且底部電池單元的溫度比頂部電池單元的溫度低，最低約51℃。

1風扇流場分析 1.1案例介紹 風扇可以用于發動機的冷卻等很多場景，合理的風扇設計將極大地提高風扇的效率，但由于管道風扇內部流動非常復雜，通過理論計算對其流動進行定性分析十分困難，風洞試驗雖然可以得到其流動參數和噪聲特性，但也無法對流場內部的流動細節進行描述。 本案例演示如何利用Fluent進行風扇流動特性和噪聲特性計算。

通常是忽略固體變形對流場的影響。(2) 雙向流固耦合。考慮流場對固體變形的影響，同時也要考慮固體形變對流場的影響。計算量很大，而且很難收斂。(3) 熱應力計算。這個主要是溫度與結構的耦合。計算結構在溫度變化影響下的應力應變分布。流固耦合計算量相當大，主要是因為固體計算對內存的消耗很大。

其次是傳熱，fluent模擬傳熱時，只需要將能量方程選項打開，就能夠模擬熱傳導的熱對流了。但是如果想要模擬熱輻射，則需要單獨打開輻射換熱模型。輻射換熱也分了很多種類，在此不細說了。總是涉及到換熱和流動的，fluent基本都能夠模擬。