7-15
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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
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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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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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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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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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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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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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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