Fluent案例分析：排气歧管热流耦合分析

      热空气以925K的温度和10m/s的速度经过三个入口进入排气歧管，然后通过出口流出。考虑在流体域排气歧管之间的热对流效应。 

     使用Fluent Mesh模块提供的watertight geometry workflow进行前处理，该工作流画网格功能非常强大，但是只能接受ANSYS SpaceClaim文件，如果使用别的CAD文件，很可能会出现不可控的问题。本文不对网格划分方法进行详细描述。

      模型分析设置关键点：

• 入口速度边界条件设置

• 出口压力边界条件设置

• 排气歧管除耦合面外的环境对流

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      求解器类型保持默认。点击Units，设定长度单位length为mm。

Fluent Solution-Models

      Fluent在Models中设定需要求解的方程：

Energy：能量，进行热学分析需要开启该模型。

Viscous：粘性方程，用于计算流体动力学效应，默认开启，使用SST k-omega模型，参数保持默认。

Fluent Solution-Materials&cell zone conditions

      材料属性与Fluent Solution-Models中所选择的Model相关，选择了哪些Model就要为相应的方程定义相应的材料参数，例如：如果不开启Energy（不考虑传热），则下图框选的材料属性则不需定义。

      新建一个铸铁材料名为cast iron，参数如下：

      并在cell zone condition中为流体和固体单元赋予相应的材料。流体域为air（Fluent自带材料），固体域为cast iron。

Fluent Solution-boundary conditions

定义入口边界条件：

垂直于入口的流速为10m/s

入口湍流属性为：

    intensity：10%

    hydraulic diameter：40mm

流入温度为：925k

双击boundary conditions中的一个inlet：

设置完成后点击Apply，然后右键点击完成创建的boundary condition，选择copy将设置复 制到其余入口：

定义出口边界条件：

出口gauge pressure为0，

湍流参数与入口一致

定义排气歧管外壁热对流边界条件：

对流换热系数：10w/m2-k

自由流温度：300k

使用copy的方式将该对流条件复 制到另外几个端面（即用于创建流体出入口的表面），其余所有boundary conditions保持默认。

Fluent Solution-solution

除框选中的之外其余均采用默认

initialization：选择标准化初始化方法，进行初始化。

run calculation：如下图设置

提交计算。

后处理云图

排气歧管温度分布图

空气流速迹线图

动态压力迹线图