流體多層板導(dǎo)熱分析

1、算例來(lái)源：書籍算例制作：鐘超算例校核：關(guān) 鍵 詞：多層平板；導(dǎo)熱目 錄傳熱學(xué)（楊世銘第四版）課本當(dāng)中的關(guān)于多層板導(dǎo)熱問(wèn)題已經(jīng)有明確的理論計(jì)算公式?，F(xiàn)在我們運(yùn)用數(shù)值模擬軟件來(lái)對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，使得能夠更好的理解其中的物理內(nèi)涵。一、摘要目 錄本實(shí)例采用CFD仿真軟件Fluent對(duì)多層平壁傳熱問(wèn)題進(jìn)行了模擬分析。多層平壁的模型如圖1所示。模型左右壁面為恒定溫度，其中左側(cè)壁面（wall.left）溫度為600K，右側(cè)壁面（wall.right）溫度為300K，兩種材料的計(jì)算域之間的交界面采用耦合傳熱的方式進(jìn)行處理，其他壁面為絕熱壁面。模型示意圖二、多層平板導(dǎo)熱模型介紹目 錄三、前處理在ICEM CFD

2、中對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。將模型邊界分別命名為左側(cè)壁面wall.left、右側(cè)壁面wall.right；三層壁面四周壁面分別為wall.1、wall.2、wall.3；各層壁面之間的交界處分別為wall.inner.1、wall.inner.2，此處的面采用耦合交界面的方式進(jìn)行后面的計(jì)算設(shè)置。計(jì)算域網(wǎng)格如下圖所示。將ICEM CFD劃分完成的網(wǎng)格導(dǎo)出，存為26.msh文件。1、雙擊Fluent快捷方式，將Dimension修改為3D，點(diǎn)擊【OK】，啟動(dòng)Fluent，如下圖所示。四、求解設(shè)置Fluent啟動(dòng)界面2、讀入文件。在FLUENT主界面中，單擊主菜單中【File】【Read】【Mesh】，彈

3、出如圖4所示的Select File對(duì)話框，選擇擴(kuò)展名為26.msh的網(wǎng)格文件，單擊【OK】按鈕便可以導(dǎo)入網(wǎng)格，如下圖所示。四、求解設(shè)置導(dǎo)入網(wǎng)格3、檢查網(wǎng)格質(zhì)量。單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【General】，在出右側(cè)面板內(nèi)點(diǎn)擊【Check】按鈕，開(kāi)始檢查網(wǎng)格。在工作臺(tái)【Console】?jī)?nèi)查看檢查結(jié)果，確認(rèn)網(wǎng)格內(nèi)沒(méi)有負(fù)體積。檢查結(jié)果如下圖所示。四、求解設(shè)置檢查結(jié)果4、定義求解器。在模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【General】?jī)?nèi)，求解器為默認(rèn)設(shè)置。如下圖所示。四、求解設(shè)置求解器設(shè)置5、激活能量方程。右鍵選中模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【Models】【Energy】，點(diǎn)擊右鍵菜單【On】開(kāi)啟能量方程。如下圖所示。四、求解設(shè)置激活能量方程6、設(shè)

4、置材料物性。單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的【Materials】項(xiàng)，在出現(xiàn)的任務(wù)頁(yè)面當(dāng)中雙擊【Solid】，出現(xiàn)材料物性創(chuàng)建與編輯界面。在此界面內(nèi)，單擊【Fluent Datebase】進(jìn)入Fluent材料數(shù)據(jù)庫(kù)。在出現(xiàn)的材料數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，材料類型選擇【Solid】，在材料菜單內(nèi)選中copper（Cu）和gold（Au），單擊【copy】，所選的材料則會(huì)出現(xiàn)在【Materials】【Solid】下拉菜單內(nèi)。四、求解設(shè)置7、為計(jì)算域添加材料。右鍵選擇模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【Cell Zone Condition】【solid.1】，點(diǎn)擊彈出菜單【Type】【Solid】，彈出計(jì)算域設(shè)置對(duì)話框。設(shè)置solid.1的材料為鋁。

5、Solid.2與Solid.3分別設(shè)置為金和銅。四、求解設(shè)置設(shè)置材料8、設(shè)置邊界條件參數(shù)。雙擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【Boundary Conditions】【wall.left】，彈出邊界設(shè)置對(duì)話框。設(shè)置Temperature為600K，如下圖所示。同樣的方式設(shè)置wall.right邊界的Temperature為300K。其他壁面邊界條件為絕熱。四、求解設(shè)置壁面邊界條件9、交界面設(shè)置。計(jì)算域之間的交界面采用的是耦合傳熱的方式進(jìn)行計(jì)算，在網(wǎng)格劃分時(shí)定義的是一個(gè)壁面，導(dǎo)入到Fluent后會(huì)自動(dòng)生成毗鄰面wall.inner.1-shadow和wall.inner.2-shadow，之間的傳熱方式自動(dòng)為cou

6、pled，如下圖所示。四、求解設(shè)置交界面設(shè)置10、設(shè)置求解方法。點(diǎn)擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)中的【Solution Methods】，修改右邊框中的設(shè)置。如下圖所示。四、求解設(shè)置求解方法設(shè)置11、Solution Controls設(shè)置。雙擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【Solution Controls】，右側(cè)面板中點(diǎn)擊按鈕【Equations】。在彈出的對(duì)話框內(nèi)取消選項(xiàng)【Flow】，點(diǎn)擊OK按鈕。如下圖所示。四、求解設(shè)置Solution Controls設(shè)置12、設(shè)置監(jiān)控。單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【Monitors】，在右邊的任務(wù)頁(yè)面中點(diǎn)擊Surface Monitors下的【Create】，在彈出的界面中設(shè)置監(jiān)控參數(shù)。如下圖所示。

7、四、求解設(shè)置參數(shù)監(jiān)控設(shè)置13、初始化計(jì)算域。右鍵選擇模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【Initialization】，點(diǎn)擊彈出菜單項(xiàng)【Initialize】進(jìn)行初始化。如下圖所示。四、求解設(shè)置初始化計(jì)算域11、計(jì)算。雙擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【Run Calculation】，在右側(cè)面板中設(shè)置Number of Iterations為100。點(diǎn)擊按鈕【Calculation】開(kāi)始計(jì)算。如下圖所示。四、求解設(shè)置計(jì)算目 錄1、查看收斂情況。殘差曲線如下圖（左）所示。監(jiān)控的參數(shù)曲線如下圖（右）所示。由以下兩個(gè)圖可知，計(jì)算已經(jīng)收斂。五、后處理殘差圖和參數(shù)監(jiān)控圖2、右鍵選中模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【Graphics】【Contours】，點(diǎn)擊右鍵菜單【Eidtion】進(jìn)行云圖設(shè)置，如下圖所示。五、后處理云圖設(shè)置1（續(xù)1）、按照下圖進(jìn)行設(shè)置。點(diǎn)擊【Display】。五、后處理云圖設(shè)置（續(xù)1）1（續(xù)2）、壁面溫度云圖如下圖所示。五、后處理溫度云圖結(jié)果2、右鍵選中模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)【Plots】