空气流过高温平板的流动与换热问题参考资料

1、g肥工业大粪作业：空气流过高温平板的流动与换热问题学院名称：机械与汽车工程学院专业 班级：过程装备与控制工程 11-2班姓名：罗韦荣学号:XXXXXXXX指导教师：马培勇空气流过高温平板的流动与换热问题1问题描述温度为To、压强为Po的理想气体以均速 V流过温度为Tp、 长为L的无限宽平板如图1所示。对平板绕流的流动过程、热传导过 程以及所受到的剪切应力分布等进行数值模拟计算。Vot yT xL=1 m对于平板于来流存在大温差的情况，必须考虑流体的可压缩性，为此我们假设来流是可压缩的。设来流为空气，来流参数如下：来流流速 V=20m/s动力粘度 u=1.89x10-5RaS导热系数入=0.02

2、47W/(mK)定压比热Cp=1005J/(Kg -K)来流温度 To=300K来流压强Po=101325Pa由理想气体状态方程，来流气体的密度为p o=1.177Kg/m3来流的雷诺数 Re=1.266x10x62数学模型本次模拟为稳态，故去除各方程的时间项。(1) 质量守恒方程该过程为稳态模拟，去除时间项后为汽V)2w) 0.X 斜 ：z(2) 动量方程div( ViV)= ；? v gradVi(3) 本构方程div(uv)二 div(pradu) P Su dx-cpdiv(，vv) = div( Lgradv)Svdiv(，wv) =div( Jgradw)P SwCZ(4) 能量方

3、程div( vT)二 - pdivv r div(kgradT) S(5) 状态方程本次模拟只是传热，不包括传质3模型建立及边界条件 3.1利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型步骤1:文件的创建及其求解器的选择（1）启动Gambit软件（2）建立新文件在如下图所示文件创建框，输入 kongqiliu作为创建的文件名。保存于d盘的plate（3）选择求解器单击主菜单Solver在弹出的对话框中选择 FLUENT5/6，即利用Flue nt求解器求解。步骤2:创建控制点 选择Operation-Geometry-Vertex打开如下图所示对话框在左边XYZ坐标对应的三个文本框中依次输入四

4、个控制点坐标分别 为（0,0,0）、（ 1,0,0）、（ 1,1,0）、（ 0，1,0）创建后如下图所示步骤3:创建边选择Operation-Geometry-Edge打开如下图所示对话框在上图上面对话框中点击向上的箭头即可得到下面的对话框，选择2、3控制点单击向右的箭头在上面的框中单击Apply即可使2、3号控制点连线，同理把其余点依次连线组成矩形Ito步骤4:创建面选择Operation-Geometry-Face艮卩可打开一对话框，在Edges文本框中把四根线都选上，然后单击 Apply，可以看到四根线变成蓝色表明面已经创立。利用Gambit软件右下角Global Control中Sha

5、de按钮就可以看到创建的面，如下图所示步骤5:网格划分(1)边的网格划分选择Operation-Mesh-Edges打开如下图所示的对话框(2)面的网格划分选择Operation-Mesh-Face打开面的网格划分对话框，在 Face文本框中选择face.1面Spaci ng值设置为1.0,且其后对应的项目是In tervalsize単击Apple即可把上诉的面划分网格如下图所示步骤6:边界条件类型的指定选择Operation-Zones打开如下图所示的对话框其中 Name文本框是给边界命名Type是给边界类型指定，Edges选择边界，分别给1、3号边界命名 Wall和SYMMETRY ; 4

6、和2号边界分别就是入口边界名 和出 口边界，指定 类型为 VELOCITY_INLET 和PRESSURE-OUTLET，可看到如下图所示的效果步骤7： mesh文件的输出选择File-Export-Mesh再打卡的对话框中输保存文件的文件名和存储路径单击Accept确定2、利用Fluent求解器求解步骤1求解器的选择由于本例涉及的是二维管道流动，故打开Flue nt软件后在弹出的对话框如下选择二维求解步骤2:文件导入和网格操作(1)读入文件File-Read-Case选择前面保存的文件打开，如图&876 mixe口 interior Fmups. znne 8 K3 PftS quAttri

7、lateral cells , zonn 2 -Ruilding * *- giri * materials P interface, domains, zones.deFault-i nterior inflow outflow top plate Fluidshell conduction zones, Done .(2)检查网格文件Grid-Check,此操作是Flue nt求解器对读入的网格文件进行检查(3)设计计算区域尺寸由于Gambit作图时默认单位是 mm。而Flue nt默认单位是m,所以要通过Scale Gride对话框缩放计算区域，按下图所示设置数值(4) 显示网格Disp

8、lay-Grid然后直接单击对话框中的Accept进行确认即可显示网格如下图所示步骤3:选择计算模型(1)计算器的定义Define-Models-Solver由于本例较为简单，此处可直接按默认值设定即可(2)启动能量方程(3)确定紊流模型，如下图所示步骤4:定义流体的物理性质Defin e-Materials在弹出的对话框中单击 Flue nt Database流体数据库）选择流体为气体，如下图所示步骤5操作环境的设置Defi ne-Operatio n-Co nditi ons环境压强按默认值大气压强，此处不考虑重力影响故基本也可按照默认值如下图所示Operating ConditionsP

9、ressureOperating Pressure (paseaIJ (101325Refercnee Pressure LocationX(mjiFGravityk GravityGravitational AccelerationX m；s2何Y Ms2) 0Variable-Density ParametersSpecified Operating DensityOK |Cancel Help步骤5:设置边界条件Defi ne-Bo un dary Con diti ons(1)设置fluid流体区域的边界条件在Zone列表框中选择fluid，在Material Name文本框中选择为g

10、as单击OK如下图所示(2)设置ininflow边界条件a、在Zone列表框中选择in flow，即入口边界，在弹出的对话框中按下图所示设置b、在Zone列表框中选择outflow，即出口边界，在弹出的对话框中按下图所示设置ac、在Zone列表框中选择plate，在弹出的对话框中按下图所示设置d、在Zone列表框中选择top,在弹出的对话框中按下图所示设置onc NameI lelpCancel ISet._ Copv | Close | HelpID住 nri -r s. 、 ri fi 码二1ft 4:wi 匚33 J* a . =J步骤6:求解方法的设置及其控制(1)求解参数的设置Sol

11、ve-Co ntrol-Solutio n,按下图所示设定(2)初始化Reference Frame Relative to Cell ZoneAbsoluteSolve-I ni tialize-I ni tialize 在弹出对话框中设置 Compute From 为 in let，依次单击 In it、Apply、Close.Initial ValuesI nitCompute From inflow(3)打开残插图Solve-Mo nitors-Residual,弹出的对话框按下图所示设置收敛临界值OptionsV Print PlotStorageIterations 7qoqWin

12、dow9Iterations600PlottingNormalizationConvergence Criterion absolutecontinuiti|Q.001|x-uelocityJK?|e.09iy-uelocity17|0.O01energy卜|0.S04ResidualCheckAbsoluteMonilorConvergence CriteriaAxes.CurvesRenurmCancelHelp(4)保存当前 Case和Date文件File-Write-Case&Date 保存设置(5) 开始迭代Slove-Iterate设置迭代次数为10000,得到残差显示图如下所示I

13、terationNumber of IterationsReporting IntervalUDF Profile Update IntervalIterateApplyCloseTim 皀 - 一 一 P残图如下1402U40Q1e-02k-D4A1a-1DIterationsScaled R?s khs生Ridu als continuity sovelocity -y-velocity energym(6)保存当前Case和Date文件File-Write-Case&Date 输入 kongqiliu 保存设置3、实验小结这是我第一次接触flue nt,但是从我做了这第一个flue nt

14、后，我 开始发现，这是一个好东西，是流体工程仿真的好软件哈。虽然我的 第一个flue nt的流体仿真做得不是很好，但是从这以后，我会花更多的时间在它上面当然在这，要谢谢老师给我们上了这门课，让我们更好的了解了这个好东西以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途Nur f u r den pers?nlichen fu r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werd