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0流固耦合|07单向流固耦合(下)

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导读:介绍单向耦合即静态数据传输(下)。

热表面传输到Mechanical

  • 表面温度或壁传热系数数据通过Thermal系统(Static Thermal, Transient Thermal, Thermal Electric systems)从Fluent传输到Mechanical

  • 在Mechanical中求解固体温度场,如果CFD结果已经有一个固体温度场,可以直接使用其结果

  • 如果CFD计算中计算域包括固体,则固体材料的热物性参数(密度、比热容、导热系数)要跟mechanical一致

  • 可以导入温度或对流系数

  • 如果在fluent求解共轭传热(CHT),固体侧温度则可以直接使用

  • 如果未求解CHT,则只有流体侧的壁面存在温度,因此只能选择对流换热系数

Mechanical中传热系数(HTC)

Mechanical中的传热系数对应fluent中的Wall Func. Heat Tran. Coef.

  • 只有求解湍流且激活能量方程时,才有这个变量(不适用于欧拉多相流)
  • 在Fluent的Data File Quantities中选择 Wall Adjacent Temperaturex

在mechanical中选择导入对流换热系数,其中Ambient Temp Type选为CFD Near-wall Temperature

  • 另外一个类型是Constant,但通常会引起非物理解,最好是跟fluent保持一致

单独提供HTC是没有意义,需要结合参考温度。参考温度Trf如果提供不准确,会导致错误的解。Tref最合适的是取接近于边界层外的局部流体温度。高质量的y+网格,默认的选择就可以提供接近实际的Tref;低质量的y+网格会导致Tref失真,壁相邻温度对应于壁处的第一流体元件中的温度,因此不代表边界层外的温度。

如果网格Y+比较差,如何处理?

在fluent中File > Export > Solution Data, set File Type = ASCII,使用Yplus Based Heat Tran. Coef,跟Yplus Based Heat Tran. Ref. Temperature.输出该值前,需要在Physics tab > Reference Values中修改相应的参考值,一般推荐300

Mechanical中Body Tempture

Body Tempture可以从Fluent固体区转移到Mechanica静态/瞬态结构,以进行热应力分析。

如下所示,通过插入Body Tempture。

可以对每个固体区域插入该选项,同时也能够插入表面应力。

导入加载后,检查传输摘要,重点关注检查未映射的节点,未映射的节点当前被分配为平均域温度

  • 将Body Tempture直接转移到Mechanical,避免了重新求解温度场。
  • 如果fluent没有进行共轭传热计算,则需要导入表面温度,但该方法可能不准确,因为它忽略了固体温度变化对流体的影响(需要采用双向流固耦合)。

应用fluent瞬态计算结果

来自Fluent瞬态计算结果可以转移到稳态或瞬态Mechanical中在“ Data View”窗格中,将(Fluent)源时间与(Mechanical)分析时间关联起来。

  • 可以添加多行,以允许随时间变化的负载
  • 或者,将源时间设置为“All”,以自动填充整个时间历史记录

映射查看及控制

导入后,可以右键单击导入的负载,将映射的数据导出到txt文件中将“显示源点”设置为“启用”,以显示模型上的源数据点加权(平滑)选项:

  • Triangulation:默认值。如果在源点云中没有找到目标点会产生很差的结果
  • Kriging:基于回归的插值技术,可以提供更平滑的映射
  • Distance Based Average:一种简单的鲁棒方法,可以在其他加权失效时给出一个映射

当数据映射到节点(相对于表面图元)时,可以基于以下条件创建命名选择:

  • Unmapped Nodes:Mechanical节点中无法映射的所有目标节点
  • Mapped Nodes:Mechanical节点中已映射的所有目标节点
  • Outside Nodes:当使用三角测量加权算法时,无法在四面体中找到的所有节点(这些节点将默认为基于距离的平均加权)
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首次发布时间:2024-10-12
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