共轭传热:流体传热与固体传热相互耦合。由于流体求解器同时具备流体与固体传热计算的能力,因此可以直接采用流体求解器进行求解,无需使用流固耦合计算。流体求解器能够求解流体对流、传导、辐射传热,对于固体传热计算,只能求解热传导方程。

本例演示共轭传热问题在FLUENT中的求解方法。

1、问题描述

如图1所示的计算区域,既包含流体区域也包含固体区域。在初始状态下,流体域与固体与温度均为293K,然后给固体域底部施加恒定温度434K,计算分析计算域内温度随时间分布规律。边界条件如图中所示。

图1 计算域描述

2、建立几何模型并划分网格

利用DM建立如图1所示2D平面几何。采用全四边形网格划分,如图2所示。

为所有边界命名,尤其是流体和固体区域交界面,后面需要在求解器中进行设置。

3、进入Fluent求解设置

本例为瞬态计算。

涉及到热量传递,因此需要激活能量方程。

流体介质为理想气体,考虑其在温度影响下密度变化。

考虑重力影响,设置重力加速度向量[0,-9.81,0],设置操作密度为0。如图3所示。

压力-速度耦合方程采用PISO求解方式,对流项计算采用QUICK算法,其他项采用二阶迎风格式。

图2 网格模型

图3 操作项设置面板

设置流体域介质为air,固体域介质为默认的AL。

按图1所示边界条件设置计算域边界。

创建交界面,如图4所示进行设置。

图4 设置交界面

4、初始化计算

设置初始化温度293K,如图5所示。

图5 初始化面板

设置自动保存选项与动画录制项。

设置时间步长0.1s,时间步数100,内迭代次数20。