共軛傳熱:流體傳熱與固體傳熱相互耦合。由于流體求解器同時具備流體與固體傳熱計算的能力,因此可以直接采用流體求解器進行求解,無需使用流固耦合計算。流體求解器能夠求解流體對流、傳導、輻射傳熱,對于固體傳熱計算,只能求解熱傳導方程。

本例演示共軛傳熱問題在FLUENT中的求解方法。

1、問題描述

如圖1所示的計算區域,既包含流體區域也包含固體區域。在初始狀態下,流體域與固體與溫度均為293K,然后給固體域底部施加恒定溫度434K,計算分析計算域內溫度隨時間分布規律。邊界條件如圖中所示。

圖1 計算域描述

2、建立幾何模型并劃分網格

利用DM建立如圖1所示2D平面幾何。采用全四邊形網格劃分,如圖2所示。

為所有邊界命名,尤其是流體和固體區域交界面,后面需要在求解器中進行設置。

3、進入Fluent求解設置

本例為瞬態計算。

涉及到熱量傳遞,因此需要激活能量方程。

流體介質為理想氣體,考慮其在溫度影響下密度變化。

考慮重力影響,設置重力加速度向量[0,-9.81,0],設置操作密度為0。如圖3所示。

壓力-速度耦合方程采用PISO求解方式,對流項計算采用QUICK算法,其他項采用二階迎風格式。

圖2 網格模型

圖3 操作項設置面板

設置流體域介質為air,固體域介質為默認的AL。

按圖1所示邊界條件設置計算域邊界。

創建交界面,如圖4所示進行設置。

圖4 設置交界面

4、初始化計算

設置初始化溫度293K,如圖5所示。

圖5 初始化面板

設置自動保存選項與動畫錄制項。

設置時間步長0.1s,時間步數100,內迭代次數20。