fluent传热模型
fluent多孔介质非平衡热模型
fluent多孔介质非平衡热模型
Fluent多孔介质非平衡热模型是针对多孔介质内部非平衡热传导现象而开发的一种数值模型，常用于研究岩石、煤矿、土壤等多孔介质内部的温度分布和热传输特性。
下面我们分步骤来详述这种模型的原理和应用。
一、多孔介质的物理现象
多孔介质是指由固相和空气、水等流体组成的介质，其物理性质和热传导特性与普通固体有所不同。
在多孔介质内，流体和固相之间的热传导存在着非平衡现象，即流体和固相的温度不相等。
二、Fluent多孔介质非平衡热模型的原理
Fluent多孔介质非平衡热模型通过建立多孔介质中流体和固相之间的能量差，来模拟多孔介质内部的非平衡热传导现象。
具体来说，该模型将多孔介质看作一个由不同孔隙大小和形状的小孔隙组成的连续介质，在计算时考虑每个小孔隙内的流体和固相的温度分布和热传输情况。
在Fluent多孔介质非平衡热模型中，流体和固相之间的能量传递被分解为两个部分：对流传热和固相-流体传热。
其中，对流传热主要是指流体在小孔隙内通过对流传播热量的过程，而固相-流体传热则是指流体与固相之间通过传导传热的过程。
三、Fluent多孔介质非平衡热模型的应用
Fluent多孔介质非平衡热模型在多孔介质热传输领域具有广泛应用。
如在岩石、土壤中的热传输现象研究中，该模型可用于模拟地下水热交换、地热能利用等方面的问题。
此外，该模型在生物医学领域中的应用也逐渐增多，如可用于模拟组织和器官内部的热代谢过程，进而帮助医学研究者预测疾病的发展趋势。
综上所述，Fluent多孔介质非平衡热模型是一种有效描述多孔介质内部非平衡热传导现象的数值模型，其应用对地下热交换、组织生物学等领域具有深远的意义。
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 二维传热计算案例
fluent 二维传热计算案例以下是一个使用 Fluent 进行二维传热计算的案例:。
问题描述：考虑在一块宽为L、高为H的铝板上进行传热计算。
铝板的初始温度为T1，在其左侧和右侧分别有两个绝热墙，其它面都是对流换热。
左侧绝热墙的温度为T2，右侧绝热墙的温度为T3。
假设铝板和绝热墙的热传导系数均为k，空气的热传导系数为h，空气的运动方式为自然对流，并且空气温度均匀。
铝板和绝热墙的热容分别为c1和c2，密度分别为p1和p2。
计算时间为300s，时间步长为0.1s，网格尺寸为0.01m。
计算过程：1.建立几何模型并进行网格划分。
2.定义物理条件及边界条件。
在计算中需要定义以下物理条件：空气的热传导系数h、铝板和绝热墙的热传导系数k、铝板和绝热墙的热容c1和c2、铝板和绝热墙的密度p1和p2、铝板的初始温度T1、绝热墙的温度T2和T3。
在定义边界条件时，需要将铝板的左侧和右侧设置为绝热墙，TOP和BOTTOM设置为对流换热边界，左侧绝热墙的温度为T2，右侧绝热墙的温度为T3。
3.进行计算并输出结果。
在计算过程中，可以观察铝板温度的变化情况，输出的结果可以包括温度分布图、传热速率图等。
参考代码：以下是一个 Fluent 计算铝板传热的示例代码：1.建立几何模型并进行网格划分。
在 Fluent 中可以通过几何模型的绘制工具进行几何建模，在建模过程中应保证模型的准确性和完整性。
2.定义物理条件及边界条件。
输入以下命令对模型中的相应物理属性进行赋值：h=25;。
k_al = 220;。
k_iw = 0.05;。
c_al = 0.9;。
c_iw = 2.0;。
p_al = 2700;。
p_iw = 1000;。
T1=30;。
T2=50;。
T3=80;。
在 Fluent 中可以通过 Edit Boundary Conditions 工具来定义边界条件。
3.进行计算并输出结果。
在 Fluent 中可以通过 Solve -> Iterate 进行计算，计算完成后可以输出结果。
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辐射传热模型理论以及相关设置
Fluent辐射传热模型理论以及相关设置目录1概述 (2)2基础理论 (2)2.1专业术语解释： (2)2.2FLUENT辐射模型介绍： (3)2.3辐射模型适用范围总结 (4)3Fluent实际案例操作 (5)3.1Case1-测试external emissivity 使用DO模型计算-2D模型 (5)3.2Case2-测试internal emissivity-使用DO模型计算-2D模型 (6)3.3仿真结论 (10)1概述在传热的仿真中，有时候会不可避免的涉及到辐射传热，而我们对Fluent中辐射模型的了解甚少，很难得到可靠的计算结果。
因此，一直以来，Fluent中的带辐射的传热仿真是我们的一个难点，本专题重点来学习辐射模型的理论，让我们对辐射计算模型有一个深入的了解，以帮助我们攻克这个仿真难点。
2基础理论2.1专业术语解释：在Fluent中开启辐射模型时，流体介质以及固体壁面会出现一些专业的参数需要用户来设置。
在Fluent help中介绍辐射模型时会经常提到一些专业术语。
对这些专业参数以及术语，我们来一一解释：1、Optical thickness（光学深度，无量纲量）：介质层不透明性的量度。
即介质吸收辐射的能力的量度，等于入射辐射强度与出射辐射强度之比。
设入射到吸收物质层的入射辐射强度为I ，透射的辐射强度为e，则T = I/e，其中T为光学深度。
按照此定义，那介质完全透明，对辐射不吸收、也不散射，透射的辐射强度e=入射辐射强度I，即光学深度为T=1，介质不参与辐射。
—摘自百度百科而FLUENT中T=αL，其中L为介质的特征长度，α为辐射削弱系数（可理解为介质因吸收和散射引起的光强削弱系数）。
如果T=0，说明介质不参与辐射，和百度百科中的定义有出入。
但是所表达的意思是接近的，一个是前后辐射量的比值；一个是变化量和入射辐射量的比值（根据Fluent help里的解释，经过介质的辐射损失量=I*T，个人理解，按照此定义，T不可能大于1啊，矛盾。
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。
FLUENT全参数设置
FLUENT全参数设置FLUENT是一款流体力学仿真软件，用于通过求解流动和传热问题来模拟和分析各种工程现象。
在使用FLUENT进行仿真之前，我们需要进行全参数设置，以确保所得到的结果准确可靠。
本文将介绍FLUENT的全参数设置，并提供一些适用于新手的建议。
1.计算网格设置：计算网格是FLUENT仿真中最重要的因素之一、合适的网格划分能够很好地表达流场和传热场的特征。
在设置计算网格时，可以考虑以下几个因素：-网格类型：可以选择结构化网格或非结构化网格。
结构化网格具有规则排列的单元，易于生成和细化。
非结构化网格则适用于复杂的几何形状。
-网格密度：根据仿真需求和计算资源的限制，选择合适的网格密度。
一般来说，流动和传热现象较为复杂时，需要更密集的网格划分。
-边界层网格：在靠近流体边界处增加边界层网格可以更准确地捕捉边界层流动的细节。
-剪切层网格：对于具有高速剪切层的流动，应添加剪切层网格以更好地刻画流场。
2.物理模型设置：- 湍流模型：选择合适的湍流模型，如k-epsilon模型、Reynolds Stress Model(RSM)等。
根据流动领域的特点，选用合适的湍流模型能够更准确地预测湍流现象。
- 辐射模型：对于辐射传热问题，可以选择合适的辐射模型进行建模。
FLUENT提供了多种辐射模型，如P1模型、Discrete Ordinates模型等。
-传热模型：根据具体问题，选择适当的传热模型，如导热模型、对流传热模型等。
在选择传热模型时，需要考虑流体性质和边界条件等因素。
3.数值方法设置：数值方法的选择和设置对仿真结果的准确性和稳定性有很大影响。
以下是一些建议：-离散格式：选择合适的离散格式进行数值计算。
一般来说，二阶精度的格式足够满足大多数仿真需求。
-模拟时间步长：选择合适的模拟时间步长以保证数值稳定性。
一般来说，时间步长应根据流场的特性和稳定性来确定。
-松弛因子设置：对于迭代求解的过程，设置合适的松弛因子能够提高求解的收敛速度。
FLUENT-传热模型PPT学习课件
其中
14
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.
7
问题设置-热源
在固体域加入热源模拟电子部件的生成热
8
温度分布
Temp. (ºF) 426 410 394 378 362 346 330 314 298
Flow direction
Flow direction
Air (fluid zone)
Front View
Convection boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp
9
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
10
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
第六节：件 共轭传热 薄壁和双面壁 自然对流 辐射模型 报告-输出
2
能量方程
能量输运方程:
Unsteady
Conduction
– 单位质量的能量 E :
Conduction
Species Diffusion
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Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
壁面热传导的两种方式
带网格壁面
能量方程在代表壁面的固体 区域上求解 壁面厚度必须网格化 这是最精确的方式，但是需 要更多的网格 因为在壁的两个面上都有单 元体所以经常使用耦合的热 边界条件
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
另一种建模策略
电路版（board）可以定义为带厚度的壁面（wall） 在这种情况下，不需要给下层的固体区域画网格
壁面热传导的两种方式
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Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
温度分布（主视图和顶视图）
Flow direction Air (fluid zone) Convection boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp
Reporting – Export 报告－导出
能量方程
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Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
壁面传热的壳传导选项
壳传导选项用来激活平面 内部的传导计算 生成了附加的导热单元体 ，但不能显式也不能从 UDF中存取 传导区域的固体属性必须 是常量，不能作为温度的 函数
Static temperature (cell value) Virtual conduction cells
能量方程
能量输运方程
E V E p keff T h j J j eff V t j
Sh
Conduction 传导
Species Diffusion 物质扩散
Viscous Dissipation 粘性耗散
Flow direction Air (fluid zone)
Convection boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp
Board (solid zone)
Chip (solid zone) 2 Watts source
Convection Boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp.
在基于压力求解器中缺省不含 在基于密度求解器中包含
当Brinkman数接近或超过1时比较 重要
U e2 Br k T
能量方程－物质扩散项
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7பைடு நூலகம்4
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壁面热阻抗使用人工壁厚和材料类型计算 ；壁厚上的温度分布假设是线性的； 传导只在壁面法向方向计算。
薄壁模式的温度定义
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•
每单位质量的能量E定义为：
p V2 E h 2
•
能量E中的压力和动能项在基于密度的求解器中会自动加入，在基于压力的求 解器中会忽略，可以通过命令行打开
Define/models/energy?
能量方程－粘性耗散项
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耦合传热举例
Symmetry Planes Top wall (externally cooled) h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K Air Outlet
Air inlet V = 0.5 m/s T = 298 K
Electronic Chip (one half is modeled) k = 1.0 W/m∙K Q = 2 Watts Circuit board (externally cooled) k = 0.1 W/m∙K h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K
薄壁模式的温度定义
薄壁模式只计算法向传导（没有平面传导），而且没有生成实际 上的单元体 壁面热边界条件在外层得到应用
Static temperature (cell value) Thin wall (no mesh)
Wall temperature (outer surface)
Front View
Board (solid zone) Flow direction
Chip (solid zone) 2 Watts source
Convection Boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp.
Top View
耦合传热设置
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举例－网格和边界条件
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举例－网格和边界条件
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Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
耦合传热设置
另一种建模策略
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能量方程－粘性耗散项
由于耗散造成的能量源项
eff V
viscous heating粘性剪切作用产生的 热量 当粘性剪切力大或者高速可压流动 中较重要 通常可以忽略
包括连续相和离散相之间传热 DPM，喷雾，粒子等
E V E p keff T h j J j eff V t j
Sh
固体区域的能量方程
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Temperature contours
Example -- Cooling Flow over Fuel Rods
耦合传热举例
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Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
固体区域的能量方程
计算固体区域的热传导 能量方程
h V h k T S h t
举例－问题设置
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Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
举例－问题设置
温度分布（主视图和顶视图）
能量方程－物质扩散项
由于组分扩散造成的能量源项
hj J j j
包括由于物质扩散造成的焓的输 运效果 默认在基于密度的求解器中包含 在基于压力的求解器下可以关闭
能量方程其它项
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可以使用各项异性的传导 率（仅限于压力求解器）
(kij T )
壁面边界条件
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Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
大纲
Energy Equation 能量方程 Wall Boundary Conditions 壁面边界条件 Conjugate Heat Transfer 耦合传热 Thin and two-sided walls 薄面及两面壁面 Natural Convection 自然对流