FLUENT加热器模型相似试验模拟
正文共： 769字 5图 预计阅读时间： 2分钟1 前言基于相似原理开展模型试验是装备开发的一个非常高效、经济的手段，之前我们做过一个换热器相似原理的模拟。彼时提到采用原型尺寸，换其他介质开展试验是不现实的，因为要同时满足一次侧和二次侧都要相似。但是，当有一侧不是采用流体介质时，问题就简单多了。今天，我们继续探讨一下这个问题，只有一侧是流体，另一侧为加热壁面，加热壁面分别考虑第一类边界条件（恒温）和第二类边界条件（恒热流密度）。2 建模与网格我们创建如下的二维加热器，长度1.0m，流道宽40mm，忽略壁厚的影响。划分四边形结构化网格，节点数5250，最小正交质量1.0。3 求解与讨论3.1第一类边界条件原型假设加热器的性能是按下列参数设置的计算结果，物性参数是基于定性温度的值（进出口平均温度）。注意由于雷诺数很小，按层流计算。3.2 第一类边界条件模型假设由于某种原因，无法采用原型的高温壁面开展试验，但是尺寸不缩放。假设有如下的介质，恰好很好地满足普朗特数相似。这种其实是很难的，因为物性参数本身就与温度相关，因此需要找到定性温度下的普朗特数和原型基本相等的介质。而雷诺数相似却较好实现，因为只需要调整流速即可。可用看到，雷诺数和普朗特数一致，则加热器的努塞尔数和阻力系数都相似，说明第一类边界条件下，原型和模型相似。3.3 第二类边界条件原型接下来，我们将第一类边界条件改为第二类边界条件，原型计算结果如下。3.4 第二类边界条件模型同样地，我们将模型的壁面边界条件改为第二类边界条件，结果如下，可用看出模型和原型的阻力系数和努塞尔数都相似，说明模型和原型是相似的。需要指出的是，案例的物性参数都是虚构的，理想化的，实际上物性参数随温度变化，模型和原型在雷诺数和普朗特数一定是有偏差的，但是只要相差不是很大，也认为是具有工程实用价值的。参考文献[1]杨世铭, 陶文铨. 传热学(第四版).来源：仿真与工程
