本案例演示利用Fluent仿真计算固体热源块中热传导问题。

文献：F.P. Incropera, D.P. Dewitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 5th Edition, pg. 117, 2006.

案例模型如下图所示。两种不同材料组成的固体块，左侧材料拥有均匀的体积热源，右侧材料通过通过壁面对流换热。计算并验证固体块中温度分布。

计算条件如表所示。

采用稳态计算。

以2D、Double Precision模式启动Fluent

鼠标双击模型树节点General，右侧面板选择选项Transient采用瞬态计算

右键选择模型树节点Models > Energy，选择弹出菜单项On激活能量方程

鼠标双击模型树节点Materials > Solid > aluminum，弹出设置对话框

如下图所示，设置Density为2719 kg/m3

设置Cp为871 j/kg-k

设置Thermal Conductivity为75 w/m-k

其他参数保持默认设置，点击按钮Change/Create修改参数

增加固体材料copper

如下图所示，设置Density为8798 kg/m3

设置Cp为381 j/kg-k

设置Thermal Conductivity为150 w/m-k

其他参数保持默认设置，点击按钮Change/Create修改参数

鼠标双击模型树节点Cell Zone Conditions > slab1，弹出材料设置对话框，激活选项Source Terms

进入Source Terms标签页，点击Edit…按钮进入能量源设置对话框

弹出对话框中设置Number of Energy source为1，并设置其值为1500000 w/m3，点击OK按钮关闭对话框

鼠标双击模型树节点Cell Zone Conditions > slab2，弹出设置对话框，设置Materials Name为copper

注：确保计算区域类型为solid

1、side2

鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > side2弹出设置对话框

Thermal标签页设置Thermal Conditions为Convection

设置Heat Transfer Coefficient为1000 w/m2-k，设置Free Stream Temperature为30 c

其他边界采用默认设置

双击模型树节点Methods，右侧面板保持默认设置

鼠标双击模型树节点Controls，点击右侧面板中按钮Equations…，弹出对话框中取消选择列表项Flow，如下图所示

注：本案例只计算固体间传热，并不涉及到流场计算，因此这里可以排除流动方程。

双击模型树节点Monitors > Residual，弹出设置对话框

如下图所示，设置所有变量的残差为1e-16

鼠标双击模型树节点Initialization，右侧面板中如下图所示设置初始温度为26.85 c

鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板如下图所示，设置Number of Time Iterations为100，其他参数保持默认设置

点击按钮Calculate开始迭代计算

温度分布

与实验值比较

利用树形节点Report输出左侧壁面平均温度，并与实验值进行比较。

与实验值比较结果如下表所示。

相关文件：

https://pan.baidu.com/s/1tk4CCUYFxnMb9lsHgQ5Onw

提取码：2q0d

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道