电加热铜线圈加热水仿真,如下图所示。进口水温300K,0.4 m/s。铜线圈的电压差是4.4V。在CFX软件中可以直接给定电压差和电导率,软件会计算出发热量。
启动ANSYS CFX并导入“HeatingCoilMesh.gtm”文件。
2.1设置金属铜的电导率。
对copper(铜)鼠标右键或者鼠标左键双击,选择Edit,将电导率设置为59.6E+06 [S m^-1]。
2.2 新建碳酸钙的材料。
在弹出的信息框中,输入材料名字Calcium Carbonate,点击OK后进入物性设置。
在基础设置(Basic Settings)中,设置为Solid(固体)材料。
在材料属性(Material Properties)中详细设置物性。
3.1 在软件顶部的菜单栏中Insert,选择Domain,将计算域命名为WaterZone。
在Basic Settings中设置位置,类型,材料和参考压力。
在Fluid Models中设置传热,湍流模型(此案例选择默认模型)。
在Initialization中选择Domain Initialization。
3.2在软件顶部的菜单栏中Insert,选择Domain,将计算域命名为SolidZone。
在Basic Settings中设置如下。
在Solid Models中设置如下。
在Initialization中设置如下。
4.1 加热线圈的电压输入。在软件顶部的菜单栏选择Insert -> Boundary ->in SolidZone。在弹出的信息框中输入名字Ground。
在Basic Settings中设置如下。
在Boundary Details中设置如下。
重复上述操作,命名为Hot,为线圈的另一端“Coil End 2”的Boundary Details中的电压设置4.4V。
4.2 进口边界设置。在软件顶部的菜单栏选择Insert -> Boundary ->in WaterZone。在弹出的信息框中输入名字inflow。在Basic Settings中Boundary Type选择Inlet,在Location中选择inflow。
在Boundary Details中,设置进口速度为0.4 m/s,进口温度为300K。
4.3 出口边界设置。首先需要先定义一个出口温度的函数。在软件顶部的菜单栏选择Insert ->Expressions, Functions and Variables ->Expression。在弹出的信息框中输入OutletTemperature命名。在弹出的窗口中定义函数为areaAve(T)@outflow,如下。
在软件顶部的菜单栏选择Insert -> Boundary ->in WaterZone。在弹出的信息框中输入名字outflow。在Basic Settings中Boundary Type选择Opening,在Location中选择outflow。
在Boundary Details中,设置如下。
4.4 设置interface面。在软件顶部的菜单栏选择Insert -> Domain Interface,命名为Domain Interface 1。
在Basic Settings中设置如下。
在Additional Interface Models设置如下。
在软件顶部的菜单栏选择Insert -> Solver -> Solver Control。设置如下。
点击软件顶部Define Run的快捷按钮。
输入文件名为“HeatingCoil”,点击Save按钮。在弹出的窗口中点击Start Run按钮,开始计算。
计算迭代50多步后收敛,残差曲线如下:
在计算收敛后弹出的后处理窗口中,勾选如下,进入CFD-Post后处理。
6.1 加热线圈的温度分布
6.2 显示线圈中间界面的温度。需要先建立此圆筒截面。
6.3 水的流迹。