带有热源的流场仿真.docx
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带有热源的流场仿真
注:
小弟刚学workbench没多久,有许多地方还不怎么熟。
该案例是小弟自己摸索出来的,里面还有好多知识不是很清楚,所以写的也比较水,希望各位大神看了以后提出宝贵的意见,小弟不胜感激。
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希望能和大神们多多交流,这样才会有长远进步。
一、带有热源的流场仿真
热源材质为copper(铜),中间隔热材料为wood(木),采用冷却水冷却,水温为10℃流速为0.0001m/s。
周围大气环境为20℃。
二、三维建模:
黄色为热源内径为24mm外径为30mm,绿色为隔热材料内径为20mm外径为24mm,内腔为流体区域直径为20mm,其长度都为60mm。
另存为x_t格式(可以导入到workbench里面)
三、冷却仿真:
1、导入几何模型
打开workbench14.0加入FLUENT模块在Geometry里面导入模型
创建对称面以及生成流体区域
定义热源、隔热材料、流体各个面名称
2、网格划分
对流体域采用自动网格划分,同时设置膨胀层,膨胀层参数设置如图所示
对热源和隔热层采用自动网格划分
隔热层自动网格划分
热源自动网格划分
点击GenerateMesh生成网格
检查网格质量:
skewness(偏斜)和OrthogonalQuality(正交品质)
偏斜
正交品质
3、进入FLUENT流场分析
(1)双击Setup然后点击OK进入fluent界面,
(2)在general里面点击units设置温度单位为℃
(3)打开能量方程Energyon,然后选择标准k-ε模型点击OK
(4)确定材料属性
点击fluentdatabase选择材料类型为fluid选择水water-liquid(h20),点击copy后close。
固体材料选择solid点击creat/edit后点击fluentdatabase选择热源copper和隔热材料wood,然后点击copy后close。
确定固体材料
(4)在左侧控制树中点击cellzoneconditions给材料赋予属性。
流体域:
点击fluent选择类型为fluid点击edit选择材料为water-liquid点击OK
同样,定义隔热材料(neiqiang)属性为wood
定义热源材料为copper,并定义体热源,在sourceterms方框前打上勾,然后点击下面的sourceterms点击edit设定数量为1,定义热源单位体积发热为10000W/m^3,点击OK则完成定义。
(5)设定边界条件
流体入口fluidin定义其类型为velocity-inlet,设置进口流速为0.0001m/s,在turbulence栏里面选择intensityandhydraulicdiameter设定湍流强度为10%水压直径为0.02m,同时定义水温为10℃,点击OK完成定义
流体出口fluidout定义其为pressure-outlet类型,单击edit设置出口压力为0,在turbulence栏里面选择intensityandhydraulicdiameter设定湍流强度为10%水压直径为0.02m,单击OK完成定义
热源上下面设定为绝热面(reyuandownside、reyuanupsider)同时选择材料为copper
设置热阻上下面为绝热面(ezudownside、rezuupside)同时选择材料为wood
热源外壁与大环境是对流,选择热源外壁reyuanoutside,在thermal里面首先定义其材料为copper,然后选择convection,设定传热系数为10(图中不小心输入了50.),大气环境为20℃点击OK
热源内部为导热,选择热源内壁reyuaninside,在thermal里面首先定义材料为copper,然后选择HeatFlux(热流密度)选项,定义热流密度值为400点击ok
同样定义隔热材料外壁条件,选择zureoutside,在thermal里面首先定义材料为wood,然后选择HeatFlux(热流密度)选项,定义热流密度值为400点击ok。
(6)创建流固耦合面
在meshinterfaces里面点击create/edit,在meshinterface里面定义interface,分别单击选择interfacefluidside和interfacesolidside,勾选CoupledWall(很重要),单击create后点击close。
(7)解决方案solutionmethod里面默认选择simple选择
(8)在solutioncontrols中保持默认松弛因子设置
(9)在监视器中选择残差监视器,在residualmonitors中勾选plot打开残差曲线图,设置收敛精度要求为0.0001
(10)计算初始化。
单击solutioninitialization,选择标准初始化standardinitialization,computefrom设置为all-zones,单击initialize。
(11)选择runcalculation,设置numberofiterations(迭代步)为500,单击calculate开始计算。
(12)计算一会后会提示收敛
此时单击results中的graphicsandanimations里的contours查看云图。
在contours栏里面勾选filled,contoursof里面选择temperature,surfaces里面全选然后点击display擦看温度云图。