热流固耦合分析

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了通过空气冷却工件的过程，主要目的是计算冷却过程中不同时间钢板内的温度场。文章提供了几何模型、计算模型及参数，包括钢和空气的物理性质，以及流体和固体温度求解的方法。边界条件包括流场和温度场的给定条件，以及初始值。通过计算，得到了钢板内温度场的变化情况。

空气冷却工件，假设空气从左边进入，右边流出，上下两边认为是绝热。空气的入口速度10m/s，入口温度27度，出口压力为一个大气压，工件（钢的物理性能）的初始温度为800度。计算这个换热过程，主要目的是得到冷却过程中不同时间钢板内的温度场。
几何模型如下图所示，流体（空气）的范围为3*2m，固体（钢）的尺寸为0.5*0.4m，钢板两角点在模型中的坐标如图所标。

计算模型

参数：
钢：密度 7.88e3 kg/(m3), 热传导系数 4.35e1 J/m.k.s,比热  4.6e2 J/kg.k;
水 （仅作为一种比较容易传热的流体，不考虑水气化后的两相）, 密度 1.0e3 kg/(m3), 热传导系数 0.598 J/m.k.s, 比热 4.2e3 J/kg.k, 粘性系数 1.0e-3 m2/s。
流体求解：
用算子分裂法求解流体，a场计算扩散项，b场计算对流项。流体的计算区域为钢块以外的区域。
固体温度求解：
用supg有限元方法求解该对流扩散方程。

边界条件：
流场：入口给定0.5m/s的入口速度，侧面为固壁条件，出口给定压力为0。
温度场：左边界给定27度，其它边界为自由边界条件。
初值 钢块为800度，流体温度为 27度。

计算结果：