Fluent 螺旋翅片管式换热器换热仿真(一）

16小时前浏览10

本案例利用Fluent能量方程对螺旋翅片管式换热器展开了数值仿真计算。该案例所用模型为假设模型，仅作计算设置参考，所进行的设置十分简单。通过此案例后续可以对进一步通过参数化建模，对不同流速、基管尺寸、翅片半径等参数进行设置，实现多工况的仿真计算，从而达到多目标优化的目的。

1 workbench 设置

本案例具体设置如下图：

2 SCDM 设置

2.1 导入几何

整体几何结构如下图:中间为换热器，外部为空气域。基管长34mm，前后各留1mm间隔，翅片厚度为1mm，x方向壁面分别为进出口。z方向壁面设置为wall2，y方向壁面设置为wall1，对几何结构进行共享拓扑处理。换热器外表面命名为pipe，内表面命名为wall-hot。

3 Fluent Meshing 设置

3.1 网格设置

采用Fluent meshing进行网格划分，背景网格与前景网格皆采用六面体网格划分，并划分相对应的边界层网格。具体网格划分如下图所示：

4 FLUENT 设置

4.1 General设置与网格导入

由于本文仅分析换热管的整体换热性能，因此仅需要进行稳态计算结果的讨论，此处的设置比较简单，勾选为稳态计算。

4.2 模型设置

由于是换热管计算，因此需要开启能量方程。

4.3 材料设置

由于本模型包含流体和固体区域，因此需要对固体区域材料进行设置，此处选择Fluent内置固体材料：铜。进行相关计算。具体的材料设置如下

4.4 边界条件设置

各边界条件的设置如下：

速度入口设置为4m/s，温度设置为300K，具体设置如下图：

wall-hot温度设置为400K，其余边界温度皆设置为300K，具体设置如下图：

换热器与空气的交界面设置如下：

4.5 初始化设置

5 后处理结果

5.1 后处理云图结果

换热器表面温度轨迹流线如下图所示：

换热器中心截面表面温度云图如下图所示：

来源：CFD仿真库

基础教程 | FLUENT 物理量监测

Fluent物理量监测介绍主要是对Fluent计算时进行的物理量监测设置方法进行介绍。本文的设置是基于FluentFMG带偏流板舰载机尾流场仿真（一）的案例进行介绍的，相关具体案例文件见FluentFMG带偏流板舰载机尾流场仿真(二）。1Fluent设置首先需要打开Fluent，物理量的监测设置在报告定义（下图红框）进行操作。右键点击报告定义，选择弹出的创建，便可以对相对应的物理量进行监测。下图主要介绍了两种常见物理量的监测设置，一个是压力、一个是阻力。其中压力的设置方式如下图所示，首先选择创建处弹出的表面报告，选择Area-WeightedAverage，进入表面报告定义之后，在场变量处选择压力，表面处选择要监测的区域，此处选择了偏流板区域。在名称处进行监测量名称的选择。阻力的设置方法一致，但需要添加阻力的方向计算，并且需要在创建的弹出框中选择力矩监控器，然后选择阻力，除此之外也可以选择阻力系数计算，但需要对参考值进行设置，具体的参考值设置方法在后续推文中进行介绍。设置完成后，便可以开始计算，相关的监测曲线如下图所示，当进行稳态计算时，可以采用这些物理量判断计算结果是否收敛。来源：CFD仿真库