流体多层板导热分析

1、算例来源：书籍算例制作：钟超算例校核：关 键 词：多层平板；导热目 录传热学（杨世铭第四版）课本当中的关于多层板导热问题已经有明确的理论计算公式。现在我们运用数值模拟软件来对此问题进行复现，使得能够更好的理解其中的物理内涵。一、摘要目 录本实例采用CFD仿真软件Fluent对多层平壁传热问题进行了模拟分析。多层平壁的模型如图1所示。模型左右壁面为恒定温度，其中左侧壁面（wall.left）温度为600K，右侧壁面（wall.right）温度为300K，两种材料的计算域之间的交界面采用耦合传热的方式进行处理，其他壁面为绝热壁面。模型示意图二、多层平板导热模型介绍目 录三、前处理在ICEM CFD

2、中对模型进行网格划分。将模型边界分别命名为左侧壁面wall.left、右侧壁面wall.right；三层壁面四周壁面分别为wall.1、wall.2、wall.3；各层壁面之间的交界处分别为wall.inner.1、wall.inner.2，此处的面采用耦合交界面的方式进行后面的计算设置。计算域网格如下图所示。将ICEM CFD划分完成的网格导出，存为26.msh文件。1、双击Fluent快捷方式，将Dimension修改为3D，点击【OK】，启动Fluent，如下图所示。四、求解设置Fluent启动界面2、读入文件。在FLUENT主界面中，单击主菜单中【File】【Read】【Mesh】，弹

3、出如图4所示的Select File对话框，选择扩展名为26.msh的网格文件，单击【OK】按钮便可以导入网格，如下图所示。四、求解设置导入网格3、检查网格质量。单击模型树节点【General】，在出右侧面板内点击【Check】按钮，开始检查网格。在工作台【Console】内查看检查结果，确认网格内没有负体积。检查结果如下图所示。四、求解设置检查结果4、定义求解器。在模型树节点【General】内，求解器为默认设置。如下图所示。四、求解设置求解器设置5、激活能量方程。右键选中模型树节点【Models】【Energy】，点击右键菜单【On】开启能量方程。如下图所示。四、求解设置激活能量方程6、设

4、置材料物性。单击模型树节点内的【Materials】项，在出现的任务页面当中双击【Solid】，出现材料物性创建与编辑界面。在此界面内，单击【Fluent Datebase】进入Fluent材料数据库。在出现的材料数据库内，材料类型选择【Solid】，在材料菜单内选中copper（Cu）和gold（Au），单击【copy】，所选的材料则会出现在【Materials】【Solid】下拉菜单内。四、求解设置7、为计算域添加材料。右键选择模型树节点【Cell Zone Condition】【solid.1】，点击弹出菜单【Type】【Solid】，弹出计算域设置对话框。设置solid.1的材料为铝。

5、Solid.2与Solid.3分别设置为金和铜。四、求解设置设置材料8、设置边界条件参数。双击模型树节点【Boundary Conditions】【wall.left】，弹出边界设置对话框。设置Temperature为600K，如下图所示。同样的方式设置wall.right边界的Temperature为300K。其他壁面边界条件为绝热。四、求解设置壁面边界条件9、交界面设置。计算域之间的交界面采用的是耦合传热的方式进行计算，在网格划分时定义的是一个壁面，导入到Fluent后会自动生成毗邻面wall.inner.1-shadow和wall.inner.2-shadow，之间的传热方式自动为cou

6、pled，如下图所示。四、求解设置交界面设置10、设置求解方法。点击模型树节点中的【Solution Methods】，修改右边框中的设置。如下图所示。四、求解设置求解方法设置11、Solution Controls设置。双击模型树节点【Solution Controls】，右侧面板中点击按钮【Equations】。在弹出的对话框内取消选项【Flow】，点击OK按钮。如下图所示。四、求解设置Solution Controls设置12、设置监控。单击模型树节点【Monitors】，在右边的任务页面中点击Surface Monitors下的【Create】，在弹出的界面中设置监控参数。如下图所示。

7、四、求解设置参数监控设置13、初始化计算域。右键选择模型树节点【Initialization】，点击弹出菜单项【Initialize】进行初始化。如下图所示。四、求解设置初始化计算域11、计算。双击模型树节点【Run Calculation】，在右侧面板中设置Number of Iterations为100。点击按钮【Calculation】开始计算。如下图所示。四、求解设置计算目 录1、查看收敛情况。残差曲线如下图（左）所示。监控的参数曲线如下图（右）所示。由以下两个图可知，计算已经收敛。五、后处理残差图和参数监控图2、右键选中模型树节点【Graphics】【Contours】，点击右键菜单【Eidtion】进行云图设置，如下图所示。五、后处理云图设置1（续1）、按照下图进行设置。点击【Display】。五、后处理云图设置（续1）1（续2）、壁面温度云图如下图所示。五、后处理温度云图结果2、右键选中模型树节点【Plots】