Fluent传热 | 多孔介质传热

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了如何利用多孔介质的非平衡热模型来模拟封闭空间中自然对流。案例内容包括定义多孔介质、建立非平衡热模型、模拟多孔介质中的自然对流。具体操作包括Fluent设置、材料属性修改、边界条件设置、区域设置、监测定义、初始化计算等。最后展示了计算结果和温度分布。

本教程演示利用多孔介质的非平衡热模型来模拟包含金属泡沫散热器的封闭空间中自然对流。

案例内容包括：

• 定义多孔介质，建立非平衡热模型

• 模拟多孔介质中的自然对流

1 问题描述

金属模型如下图所示。

铝质泡沫散热器(63.4mm×63.4mm×50.8mm，图片尺寸对称)安装在外壳的受热表面上，考虑空间中的温度分布。

2 Fluent设置

• 以 3D、double-precision启动Fluent

• 读取计算网格metal-foam-hs.msh.gz

计算模型如下图所示。

2.1 Models设置

• 激活能量方程

• 采用层流计算

2.2 Materials

• 修改材料air的属性，密度采用Boussinesq假设

注：对于理想气体，热膨胀系数等于1/T。本案例中参考温度293.15，因此热膨胀系数为1/293.15=0.003411。对于层流流动，精确的热导率及粘度极为重要。

Boussinesq假设采用下式计算密度：

2.3 操作条件设置

• 如下图所示设置操作条件，注意确认操作温度为293.15 K

注：本案例采用Boussinesq假设，因此操作密度无需设置。

2.4 边界条件设置

1、wall_hot设置

• 设置壁面温度为368.15 K

2、wall_sides及wall_top设置

• 同时选择wall_sides及wall_top，点击弹出菜单项Multi Edit…设置边界

• 设置换热系数为8 w/m2-k，设置环境温度293.15 k，如下图所示

2.5 区域设置

• 设置区域fluid-porous为多孔介质，并指定多孔介质参数，如下图所示

注：指定了多孔介质热模型为Non-Equilibrium后，会自动生成一个固体区域

• 如下图所示设置固体区域的材料介质

2.6 修改边界条件

• 拷贝边界wall-hot的参数到wall_hot:006，如下图所示

2.7 定义监测

• 监测固体区域的平均温度，如下图所示

2.8 初始化并计算

• 初始化计算区域

• 设置迭代计算

3 计算结果

• 监测物理量

• 温度分布