一维稳态导热的数值模拟Word文档格式.docx
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图1-2Gambit窗口的布局
然后是成立新文件,操作为选择File→New打开入图1-3所示的对话框。
图1-3成立新文件
在ID文本框中输入onedim作为文件名,然后单击Accept按纽,在随后显示的图1-4对话框中单击Yes按纽保留。
图1-4确认保留对话框
步骤2:
创建几何图形
选择Operation
→Geometry
→Face
,打开图1-5所示的对话框。
图1-5创建面的对话框
在Width内输入30,在Height中输入1,在Direction下选择+X+Y坐标系,然后单击Apply,并在GlobalControl下点击
,那么显现图1-6所示的几何图形。
图1-6几何图形的显示
步骤3:
网格划分
(1)边的网格划分
当几何区域确信以后,接下来就需要对几何区域进行离散化,即进行网格划分。
→Mesh
→Edge
,打开图1-7所示的对话框。
图1-7边网格划分对话框
在Edges后面的黄色对话框当选中和。
也能够采纳Shift﹢鼠标左键的方式选中和。
然后在Spacing当选择Intervalcount,在其左侧的对话框中输入100,即将这两个边各划分成100个等份。
最后点击Apply确认。
那么显现图1-8所示的边网格划分。
图1-8上下边网格的划分
采纳一样的方式对面的其它边进行网格划分,设定和的Spacing对应的数值为10,注意Spacing的类型仍然为Intervalcount,能够取得如图1-9所示面上各边的网格划分。
图1-9各边的网格划分
(2)面的网格划分
对边进行网格划分事实上是对计算区域的边界进行离散化,计算区域的内部一样需要进行离散化,需要对计算区域进行面网格划分。
,打开图1-10所示的对话框。
图1-10面网格划分对话框
在Faces后面的黄色框当选中,选中以后,能够看到面上的边均变成红色,表示选择成功。
对话框中的其它选项均维持默许值,现在Spacing的类型为Intervalsize,它左侧的默许值为1。
点击Apply确认能够看到图1-11所示的面网格划分情形。
图1-11面的网格划分
步骤4:
边界条件类型的指定
在指定边界条件之前,需要选定一个求解器,因为不同求解器的边界类型不一样。
那个地址选择Solve→Fluent5/6,选择以后Gambit布局窗口题目栏中的Solve:
Generic将变成Solve:
Fluent5/6。
→Zone
,打开图1-12所示的对话框,指定边界条件的类型。
图1-12边界条件指定对话框
第一指定面的上边为热源。
具体操作为在Name右边的白色框中输入heat,选择Entity下面的类型为Edges,然后在Edges右边的黄色对话框当选择热源对应的边,点击Apply以后就将edge3概念成了热源。
用一样的方式能够将下边概念成冷源cold。
左右两条边能够不需要概念,维持Gambit默许即可。
都概念完以后,能够取得图1-13的边界名称和边界类型。
图1-13热源和冷源边界条件的指定
步骤5:
指定计算区域的类型
Gambit默许的计算区域的类型为流体,而那个地址墙体内部的材料为固体,因此需要设置。
设置方式为:
,打开如图1-14所示窗口,选择Type为Solid,选择Entity为Faces,并在Faces右边的黄色对话框当选择面,然后点击应用,即将计算区域的类型指定为固体区域。
图1-14指定计算区域的类型
步骤6:
网格文件的输出
选择File→Export→Mesh打开输出文件的对话框,如图1-15所示。
图1-15输出文件对话框
注意只有选择了Export2-D(X-Y)Mesh选项以后才能输出为.msh文件。
点击Accept以后,窗口下面的Transcript内显现Meshwassuccessfullywrittento,表示网格文件输出成功。
2.利用Fluent求解器进行求解
利用Gambit软件绘制出几何图形、划分网格、指定边界类型和输出Mesh文件,然后用Fluent将网格文件导入,即能够对其进行数值求解。
网格文件的读入、检查及显示
启动Fluent的2D求解器以后,第一需要对网格文件进行读入并检查。
启动Fluent后显现下面的窗口,在Versions当选择2d,点击Run按钮即可。
(1)网格文件的读入
选择File→Read→Case在C:
\\ntbin\ntx86下找到文件并将其读入,如图1-16所示。
图1-16导入网格文件
(2)检查网格文件
选择Grid→Check对网格文件进行检查,那个地址要注意最小的网格体积(minimumvolume)值必然要大于0。
(3)显示网格
选择Display→Grid,显现网格显示对话框,如图1-17所示。
图1-17网格显示对话框
网格文件的各个部份的显示能够通过Surfaces下面列表框中某个部份是不是选中来操纵。
如图1-17所示的Surfaces下面列表框中的都被选中,现在单击Display,就会看到如图1-18所示的网格形状。
图1-18Fluent中的网格显示
选择计算模型
一维导热模型的操纵方程只有能量方程,只需要选择Define→Models→Energy,然后在显现的如图1-19所示的对话框当选中EnergyEquation,单击OK即完成了方程的选择。
图1-19能量方程的选择对话框
概念固体的物理性质
选择Define→Materials,打开如图1-20所示窗口,在MaterialType选项当选择solid,Fluent默许的固体材料为铝aluminum,咱们假定平板的材料为铝,材料的属性取默许值,点击Change/Create按钮,再点击Close即可。
图1-20固体材料的属性
设置边界条件
选择Define→BoundaryConditions,对计算区域的边界条件进行具体设置。
对热源heat的边界类型wall点击set,显现图1-21所示的对话框,将默许的ThermalCondition下的heatFlux改成第一类边界条件Temperature,在Temperature右边的白色文本框内输入310。
用一样的方式对冷源进行设置,其温度为300。
即热源和冷源的温度差为10K。
图1-21边界条件的设定
求解设置
(1)初始化
选择Solve→Initialize→Initialize,打开如图1-22所示的对话框。
依次点击Init、Apply和Close按钮。
图1-22初始化对话框
(2)残差设置
选择Solve→Monitors→Residual,打开如图1-23所示的对话框。
选择Options下面的Plot复选项,那么可在计算时动态地显示计算残差。
并将energy右边的残差设定为1e-08,然后点击OK按钮。
图1-23残差设置对话框
(3)迭代计算
选择Solve→Iterate,打开如图1-24所示的对话框。
设置NumberofIterations为200。
然后单击Iterate按钮,就会显示图1-25所示的计算进程。
图1-24迭代设置对话框
图1-25迭代求解进程
保留结果
选择File→Write→Case&
Data,保留所有的设置和所有的数据。
四、模拟实验结果
通过上面的迭代计算,就能够够查看模拟计算的结果。
模拟结果的要紧包括三个方面:
(1)平板内部的温度散布;
(2)平板内部的温度梯度;
(3)平板总的传热量。
(1)平板的温度散布
选择Display→Contours,显现图1-26所示的对话框,在Contoursof下选择Temperature和StaticTemperature,单击Display显现一个窗口,按住鼠标中间向右拖动将等温度图适当放大(图形的缩放、移动能够通过Display->
MouseButton来打开MouseButtons(鼠标按键)面板进行设定。
),即可取得如图1-27a所示的温度散布。
在Contours窗口当选中Options中的Filled,能够取得如图1-27b所示的温度散布云图。
图1-26等温线对话框
图1-27a平板内的等温线散布(局部放大)
图1-27b平板内的温度散布云图
从图1-27a能够取得,等温线在平板内部为水平分层,等温线均与壁面平行。
符合一维导热定律的理论结果。
(2)平板的温度梯度
Fluent本身的计算结果不包括温度梯度,为了取得温度梯度的值,需要在Fluent里按回车键,然后输入solve回车,接着输入set回车,接着输入expert回车,在接下来显现的询问语句keeptemporarysovermemoryfrombeingfreed?
后面输入Yes。
然后重复“利用Fluent求解器进行求解”中步骤5的初始化和迭代计算,就能够取得温度梯度的散布。
具体操作为选择Display→Contours,显现图1-28所示的对话框,在Contoursof下选择Temperature和ReconsructiondT/dY,单击Compute,即可取得温度梯度的最小值为,最大值为,即温度梯度的值为10,与理论结果完全一致。
图1-28平板内的温度梯度
(3)平板的总传热量
选择Report→Fluxes,打开图1-29所示对话框,在Options下选择TotalHeatTransferRate,
图1-29平板的总传热量
Boundaries下选择heat,然后单击Compute即可取得平板的总热流量为。
依照傅立叶导热定律计算的理论结果为60720W,相对误差为%,说明结果正确。
Fluent保留和编辑图形的方式:
左键(或右键)点击显示窗口左上角的
图标,点开后最下面有三个选项:
PageSetup、Print及CopytoClipboard,选择PageSetup,显现如以下图所示窗口。
依照上面窗口的设置完成后点击OK,再选择CopytoClipboard,再到WORD中粘贴,即可取得彩色白底图形。
在PageSetup中,PictureFormat(图形格式)一栏中能够将图形格式设为Vector(矢量)或Raster(光栅)。
其中Vector(矢量)格式清楚度高,但操作速度较慢,Raster(光栅)格式清楚度稍差,但操作速度较快,能够依照自己的需要决定图形格式。
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- 关 键 词:
- 稳态 导热 数值 模拟