ansys-FLUENT06传热模型
fluent传热模拟
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com。
11. Modeling Heat Transfer 传热模拟•11。
1 Overview of Heat Transfer Models in FLUENT FLUENT中的传热模型概述•11。
2 Convective and Conductive Heat Transfer 导热与对流换热o11.2。
1 Theory 理论o11。
2。
2 User Inputs for Heat Transfer 有关传热的用户输入项o11.2。
3 Solution Process for Heat Transfer 传热计算的求解过程o11.2.4 Reporting and Displaying Heat Transfer Quantities 传热变量的输出与显示o11.2.5 Exporting Heat Flux Data 热流数据的输出•11。
3 Radiative Heat Transfer 辐射传热o11.3。
1 Introduction to Radiative Heat Transfer 辐射传热简介o11。
最新ANSYS-Workbench-Fluent流固耦合传热及热结构分析ppt课件
• “它们所带给人类社会的恐惧，早已超越了人类认 知的界限和人类对科学成果的接纳空间”。
一、研究概况
• “嵌合体”是在生物界非常普遍的自然现象。 • 孪生子在同一个子宫中发育时会发生细胞交流，大多
(4)生产移植器官 人兔胚胎嵌合体：将来发育成某种特定器官，如能克 服免疫排斥反应，有望用于器官移植。
四、嵌合体研究存在的问题
1、嵌合体组织器宫的特异抗原性
在种内动物嵌合体制备过程中发现，不管是两种胚胎， 还是多种胚胎制成的嵌合胚胎，细胞间均能协调的 生长发育，不发生免疫排斥现象。但是，无论是进 行供体-供体、供体-受体动物间，还是进行嵌合体供体、嵌合体-受体动物间的组织或器官移植，均会 发生强烈的免疫排斥反应。
三、应用前景
(2)研究性分化机理
利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞 及其规律。
(3)孤雌生殖
• 利用嵌合体技术，己获得了孤雌生殖小鼠。 • 铃木达行等（1998）通过聚合从日本红牛获取的卵
母细胞的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母 细胞进行IVF的胚胎，获得2死1活3头嵌合体犊牛。
三、应用前景
三、应用前景
3.在动物生产中的应用
(1)人工制造有特殊经济价值的个体 对水貂、狐狸、绒鼠等毛皮动物，利用胚胎嵌合体技 术可以获得用交配或杂交法不能获得的毛皮花色类 型。
(2)种间移植 用于分析胎儿与母体的相互关系，如将斑马的受精卵， 移植到马体内生产斑马（拯救珍稀濒危动物）。
三、应用前景
(3)可作为外源基因的导入方法 把外源目的基因先导入干细胞，再通过胚胎干细胞介 导法将目的基因转入胚胎，这是转基因动物生产中基 因导入的一种重要手段。
fluent热流耦合传热问题逻辑
fluent热流耦合传热问题逻辑Fluent热流耦合传热问题逻辑一、引言Fluent是ANSYS公司开发的一款流体力学模拟软件，它可以模拟各种流体现象，如气体、液体、多相流等。
在工程应用中，很多问题不仅涉及到流体的运动，还涉及到热传递。
因此，在Fluent中进行热流耦合传热问题的模拟非常重要。
二、Fluent中的传热模型Fluent中有多种传热模型可供选择，包括导热方程、对流换热方程、辐射传热方程等。
其中，对于大多数工程应用来说，最常用的是对流换热方程和辐射传热方程。
1. 对流换热方程对于液态和气态物质的传热过程，通常采用对流换热方程进行建模。
在这种情况下，通过求解连续性方程和动量方程得到速度场分布，并将其代入能量方程中求解温度场分布。
2. 辐射传热方程当物体表面温度高于周围环境时，其会向周围环境辐射能量。
这种能量的传递过程可以通过辐射传热方程进行建模。
在这种情况下，需要考虑物体表面的辐射能量和周围环境的吸收和散射能力。
三、Fluent中的热流耦合模型在很多工程应用中，流体运动和热传递是相互耦合的。
在Fluent中，可以采用不同的方法来处理这种耦合关系。
1. 基于壁面温度的热流耦合模型在这种模型中，假设壁面温度已知，并将其作为边界条件输入到Fluent中。
然后，在求解连续性方程、动量方程和能量方程时，使用壁面温度来计算传热通量。
2. 基于壁面热通量的热流耦合模型在这种模型中，假设壁面热通量已知，并将其作为边界条件输入到Fluent中。
然后，在求解连续性方程、动量方程和能量方程时，使用壁面热通量来计算温度场分布。
3. 基于相互耦合求解器的热流耦合模型在这种模型中，采用相互耦合求解器对流体运动和热传递进行同时求解。
这种方法可以更准确地模拟流体运动和热传递之间的相互作用。
四、Fluent中的热辐射模型在一些情况下，物体表面的温度非常高，其向周围环境辐射出的能量占据了主导地位。
在这种情况下，需要使用Fluent中的热辐射模型来进行建模。
FLUENT-第六节传热模型
k1
k2
Thermal boundary conditions are supplied on the inner surfaces of
uncoupled wall/shadow pairs
Fluid or solid cells
离散坐标模型
在有限的离散立体角度σs上求解辐射输运方程 :
Board (solid zone)
Elect. Component (solid zone) 2 Watts source
Top View (image mirrored about symmetry plane)
Convection Boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp.
Grid
Velocity Vectors
Temperature Contours
Coolant Flow Past Heated Rods
共轭传热例子
Top wall (externally cooled) h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K
Air inlet V = 0.5 m/s T = 298 K
其中
自然对流 –Boussinesq 模型
Boussinesq 模型假设流体密度是不变的，只是改变动量方程沿着重力 方向的体积力
– 适用于密度变化小的情况 (例如，温度在小范围内变化).
对许多自然对流问题，Boussinesq 假设有更好的收敛性 – 常密度假设减少了非线性. – 密度变化较小时适合. – 不能和有化学反应的组分输运方程同时使用.
密度值 ρ0. • 设置热膨胀系数 β.
– 使用温度变化模型 (ideal gas, AungierRedlich-Kwong, polynomial):
fluent传热系数
fluent传热系数
FLUENT是一种流体力学仿真软件，用于模拟和分析流体和传热问题。
传热系数是其中一个重要的参数，用于描述热量传递的速率。
在FLUENT中，可以通过以下方式获取传热系数：
1.壁面热通量（Wall Heat Flux）：可以通过FLUENT中的壁面
条件设置检查壁面的热通量。
传热系数可以从壁面热通量
中计算得到。
2.热通量梯度（Heat Flux Gradient）：传热系数可以通过壁面
的热通量梯度在表面上的变化率来计算。
FLUENT提供了
在监控面板或者通过后处理工具进行结果分析时，查看壁
面上的热通量梯度。
3.对流传热模型（Convective Heat Transfer Model）：FLUENT
提供了多种对流传热模型，如湍流模型和辐射传热模型等。
这些模型通常包含了与传热系数相关的物理参数，并提供
相关的计算值。
在FLUENT中，用户可以根据具体的模拟和分析需求选择适当的方式来获得传热系数。
这些方法可以用于计算不同壁面的传热系数，或者在不同条件下计算传热系数的变化。
需要注意的是，在设置和解决传热问题时，应该根据具体情况选择合适的模型和边界条件。
此外，在获取传热系数时，还需要对结果进行验证和合理性检查，以确保计算得到的传热系数是可靠和准确的。
FLUENT传热模拟参考资料整理
FLUENT传热模拟参考资料整理FLUENT传热模拟参考资料整理1、在GAMBIT中显⽰的“check”主要通过哪⼏种来判断其⽹格的质量？及其在做⽹格时⼤致注意到哪些细节？判断⽹格质量的⽅⾯有：Area单元⾯积，适⽤于2D单元，较为基本的单元质量特征。
Aspect Ratio长宽⽐，不同的⽹格单元有不同的计算⽅法，等于1是最好的单元，如正三⾓形，正四边形，正四⾯体，正六⾯体等；⼀般情况下不要超过5：1.Diagonal Ratio对⾓线之⽐，仅适⽤于四边形和六⾯体单元，默认是⼤于或等于1的，该值越⾼，说明单元越不规则，最好等于1，也就是正四边形或正六⾯体。
Edge Ratio长边与最短边长度之⽐，⼤于或等于1，最好等于1，解释同上。
EquiAngle Skew通过单元夹⾓计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
最好是要控制在0到0.4之间。
EquiSize Skew通过单元⼤⼩计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
2D 质量好的单元该值最好在0.1以内，3D单元在0.4以内。
MidAngle Skew通过单元边中点连线夹⾓计算的歪斜度，仅适⽤于四边形和六⾯体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Size Change相邻单元⼤⼩之⽐，仅适⽤于3D单元，最好控制在2以内。
Stretch伸展度。
通过单元的对⾓线长度与边长计算出来的，仅适⽤于四边形和六⾯体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Taper锥度。
仅适⽤于四边形和六⾯体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Volume单元体积，仅适⽤于3D单元，划分⽹格时应避免出现负体积。
Warpage翘曲。
仅适⽤于四边形和六⾯体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
以上只是针对Gambit帮助⽂件的简单归纳，不同的软件有不同的评价单元质量的指标，使⽤时最好仔细阅读帮助⽂件。
另外，在Fluent中的窗⼝键⼊：grid quality 然后回车，Fluent能检查⽹格的质量，主要有以下三个指标：1.Maxium cell squish: 如果该值等于1，表⽰得到了很坏的单元；2.Maxium cell skewness: 该值在0到1之间，0表⽰最好，1表⽰最坏；3.Maxium 'aspect-ratio': 1表⽰最好。
FLUENT传热模拟参考资料整理
FLUENT传热模拟参考资料整理1、在GAMBIT中显示的“check”主要通过哪几种来判断其网格的质量？及其在做网格时大致注意到哪些细节？判断网格质量的方面有：Area单元面积，适用于2D单元，较为基本的单元质量特征。
Aspect Ratio长宽比，不同的网格单元有不同的计算方法，等于1是最好的单元，如正三角形，正四边形，正四面体，正六面体等；一般情况下不要超过5：1.Diagonal Ratio对角线之比，仅适用于四边形和六面体单元，默认是大于或等于1的，该值越高，说明单元越不规则，最好等于1，也就是正四边形或正六面体。
Edge Ratio长边与最短边长度之比，大于或等于1，最好等于1，解释同上。
EquiAngle Skew通过单元夹角计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
最好是要控制在0到0.4之间。
EquiSize Skew通过单元大小计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
2D 质量好的单元该值最好在0.1以内，3D单元在0.4以内。
MidAngle Skew通过单元边中点连线夹角计算的歪斜度，仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Size Change相邻单元大小之比，仅适用于3D单元，最好控制在2以内。
Stretch伸展度。
通过单元的对角线长度与边长计算出来的，仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Taper锥度。
仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Volume单元体积，仅适用于3D单元，划分网格时应避免出现负体积。
Warpage翘曲。
仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
以上只是针对Gambit帮助文件的简单归纳，不同的软件有不同的评价单元质量的指标，使用时最好仔细阅读帮助文件。
另外，在Fluent中的窗口键入：grid quality 然后回车，Fluent能检查网格的质量，主要有以下三个指标：1.Maxium cell squish: 如果该值等于1，表示得到了很坏的单元；2.Maxium cell skewness: 该值在0到1之间，0表示最好，1表示最坏；3.Maxium 'aspect-ratio': 1表示最好。
fluent heat exchange热交换模型介绍
fluent heat exchange热交换模型介绍
"Fluent" 是一种计算流体力学（CFD）软件，而"heat exchange" 则指的是热交换，即在流体中传递热量的过程。
在Fluent 中，可以使用不同的模型和方法来模拟和分析流体中的热交换过程。
热交换模型在Fluent 中涉及到流体流动、传热和传质等多个方面。
以下是一些常见的Fluent 中用于热交换模拟的模型和方法：
1.传热模型：Fluent 提供了多种传热模型，包括传导、对流和辐射传热。
用户可以选择
适当的传热模型，根据系统的特点来模拟热量的传递。
2.壁面热通量：可以在Fluent 中设置不同表面的壁面热通量，以模拟具体区域的热交
换情况。
这对于热交换器、散热器等设备的仿真很重要。
3.热源和热汇：用户可以设置热源和热汇，模拟系统中的加热或散热过程。
这对于热交
换系统的设计和优化非常有用。
4.多相流和相变：在一些热交换系统中，可能涉及到多相流动和相变过程，如蒸发、冷
凝等。
Fluent 支持多相流和相变模型，以更全面地模拟系统中的热交换。
5.换热器模块：Fluent 中有专门的换热器模块，用于更方便地建模和分析换热器的性能，
包括壁面传热系数、温度分布等。
使用Fluent 进行热交换模拟需要用户详细了解系统的几何形状、边界条件、材料属性等信息，并选择合适的模型和参数。
通过模拟，用户可以获得系统内部的流动、温度场等信息，帮助设计和优化热交换设备。
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– 适用于密度变化小的情况 (例如，温度在小范围内变化).
对许多自然对流问题，Boussinesq 假设有更好的收敛性
– 常密度假设减少了非线性.
– 密度变化较小时适合.
– 不能和有化学反应的组分输运方程同时使用.
– 局部热源
• 适合用DTRM/DOM 带足够数量的射线/坐标计算
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附录
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太阳辐射模型
太阳辐射模型 – 太阳辐射能量的射线追踪算法， 和其他辐射模型兼容 – 允许并行计算（但射线追踪算法 不能并行） – 仅适用3D 特点 – 太阳方向向量 – 太阳强度（方向，散射） – 使用理论最大或气象条件计算方 向和方向强度 – 瞬态情况
FLUENT中有五个辐射模型 – 离散坐标模型 (DOM) – 离散传输辐射模型 (DTRM) – P1 模型 – Rosseland 模型l – Surface-to-Surface (S2S)
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选择辐射模型
指南：
– 计算代价
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自然对流
当流体加热后密度变化时，发生自然对流
流动是由密度差引起的重力驱动的
有重力存在时，动量方程的压力梯度和体积力项重写为：:
其中
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自然对流 –Boussinesq 模型
Exterior wall (user-specified thickness) Outer surface (calculated) Inner surface (thermal boundary condition specified here)
q1 or T1 q2 or T2
Interior wall (user-specified thickness)
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辐射
当和对流及导热换热相比， 量级相当时，应该考虑辐射效应 – σ ， Stefan-Boltzmann常数, 5.67×10-8 W/(m2· K4) 要考虑辐射，需求解辐射强度输运方程RTEs – 当地流体对辐射能的吸收，以及边界对辐射的吸收，把RTEs 和能量方程耦合起 来 – 这些方程常常和流动方程分离求解，然而，他们也可以和流动耦合 辐射强度, I(r,s),和方向及空间是相关的
Symmetry Planes
Air outlet
Top wall (externally cooled) h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K
Electronic Component (one half is modeled) k = 1.0 W/m∙K Heat generation rate of 2 watts (each component)
Top View (image mirrored about symmetry plane)
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替代的模拟策略
可替代的策略为模拟壁面为一有厚度面 (Thin Wall model). 这时，不需对固体域划分网格
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共轭传热
CHT固体域的导热和流体域的对流换热耦合 在流体/固体交界面使用耦合边界条件
Grid
Velocity Vectors
Temperature Contours
Coolant Flow Past Heated Rods
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共轭传热例子
Interior wall shadow (user-specified thickness)
Fluid or solid cells
x
Fluid or solid cells
k1
k2
Fluid or solid cells
Wall temperature (outer surface)
Wall temperature (inner surface)
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薄壁和两侧壁面
薄壁方法中，壁面厚度不需划分网格
在两个区域之间模拟薄层的材料
求解器施加热阻 x/k 边界条件施加在外层面上
• 缺省的压力基求解器不包括. • 密度基求解器一般包括.
– 当 Brinkman 数接近或超过1 时重要
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能量方程源项 – 组分扩散
多组分流中因为组分扩散引 起的能量源项：
– 包括了由于组分扩散引起的 焓输运效应
– 密度基求解器总包含
• P1 计算代价小，有合理的精度
– 精度
• DTRM 和 DOM 最精确.
– 光学厚度
• DTRM/DOM 适合光学厚度小的模型 (αL << 1) • P1 适合光学厚度大的模型. • S2S 适合零厚度模型
– 散射
• 只有 P1 和 DO能考虑散射
– 颗粒辐射
• P1 和 DOM 能考虑气体和颗粒间的辐射换热
对固体板划分网格 vs. 薄壁方法
对固体板划分网格
– 在固体域求解能量方程l. – 板厚度需用网格离散 – 最精确的方法，但需要多计算网格 – 由于壁面两侧都有网格，总是应用耦合热边界条件
Wall zone (with shadow) Fluid zone
Solid zone
Wall thermal resistance directly accounted for in the Energy equation; Through-thickness temperature distribution is calculated. Bidirectional heat conduction is calculated.
Air inlet V = 0.5 m/s T = 298 K
Circuit board (externally cooled) k = 0.1 W/m∙K h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K
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问题设置-热源
在固体域加入热源模拟电子部件的生成热
ANSYS FLUENT 培训教材 第六节：传热模型
安世亚太科技（北京）有限公司
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概要
能量方程 壁面边界条件 共轭传热 薄壁和双面壁 自然对流
辐射模型
报告-输出
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– 在压力基求解器中可以不显 示此项
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能量方程 – 源项
化学反应流中由于化学反应引起的能量源项
– 所有组分的生成焓
– 所有组分的体积生成率
由于辐射引起的能量源项 相间能量源项:
– 包括连续相和离散相间的传热
– DPM, 喷雾, 颗粒…
封闭空间的自然对流问题
– 对稳态问题，必须使用 Boussinesq 模型. – 非稳态问题，可以使用 Boussinesq 模型或者理想气体模型
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自然对流的用户输入
在操作条件面板中定义重力加 速度 定义密度模型 – Boussinesq 模型
378
362 346 330 314 298
Flow direction Board (solid zone) Elect. Component (solid zone) 2 Watts source Convection Boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp.
A Pera Global Compan壁方法
薄壁方法
– 人工模型模拟壁面热阻
– 壁面需要必要的数据输入（材料导热系数，厚度）
– 只有对内部边界用耦合边界条件
Wall zone (no shadow)
Fluid zone
Wall thermal resistance is calculated using artificial wall thickness and material type. Through-thickness temperature distribution is assumed to be linear. Conduction is only calculated in the wall-normal direction unless Shell Conduction is enabled.
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薄壁中的温度分布
薄壁模型应用于法向导热，不生成实际的单元 壁面热边界条件应用于外层
Static temperature (cell value) Thin wall (no mesh) Thermal boundary condition on wall
– define/models/energy?
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固体域的能量方程
能计算固体域的导热