第六节传热模型.pptVIP

优选第六节传热模型 当前第1页\共有30页\编于星期三\9点 能量方程 能量输运方程: 单位质量的能量 E : 对可压缩性流体，或者密度基求解器，总是考虑压力做功和动能。对压力基求解器计算不可压流体，这些项被忽略，可以用下面的命令加入: define/models/energy? Conduction Species Diffusion Viscous Dissipation Conduction Unsteady Enthalpy Source/Sink 当前第2页\共有30页\编于星期三\9点 固体域的能量方程 能计算固体域的导热 能量方程: h 显焓: 固体域的各向异性导热系数（压力基求解器） 当前第3页\共有30页\编于星期三\9点 壁面边界条件 五类热边界条件 热流量 温度 对流 – 模拟外部环境的对流（用户定义换热系数） 辐射 – 模拟外部环境的辐射（用户定义外部发射率和辐射温度） 混合 – 对流和辐射边界的 结合. 壁面材料和厚度可以定义 为一维或壳导热计算 当前第4页\共有30页\编于星期三\9点 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 Coolant Flow Past Heated Rods Grid Velocity Vectors Temperature Contours 当前第5页\共有30页\编于星期三\9点 共轭传热例子 Circuit board (externally cooled) k = 0.1 W/m?K h = 1.5 W/m2?K T∞ = 298 K Air inlet V = 0.5 m/s T = 298 K Electronic Component (one half is modeled) k = 1.0 W/m?K Heat generation rate of 2 watts (each component) Top wall (externally cooled) h = 1.5 W/m2?K T∞ = 298 K SymmetryPlanes Air outlet 当前第6页\共有30页\编于星期三\9点 问题设置-热源 在固体域加入热源模拟电子部件的生成热 当前第7页\共有30页\编于星期三\9点 温度分布 Flow direction Convection Boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp. Convection boundary 1.5 W/m2 K 298 K free stream temp Front View Top View(image mirrored about symmetry plane) Elect. Component(solid zone) 2 Watts source Board (solid zone) Air (fluid zone) 298 426 410 394 378 362 346 330 314 Temp. (oF) Flow direction 当前第8页\共有30页\编于星期三\9点 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 当前第9页\共有30页\编于星期三\9点 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 Fluid zone Solid zone Wall zone (with shadow) Wall thermal resistance directly accounted for in the Energy equation; Through-thickness temperature distribution is calculated. Bidirectional heat conduction is calculated. 当前第10页\共有30页\编于星期三\9点 对固体板划分网格 vs. 薄壁方法 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 Fluid zone Wall zone (no shadow) Wall thermal resistance is calculated using artificial wall thickness and material type. Through-thickness temperature distri