本案例演示利用Polyflow求解计算固体/流体共轭传热问题。

1 案例描述

案例模型及边界条件如图所示。几何长度0.8 m，宽度0.3 m。

模型中包含两个导热率不同的计算区域：

• 区域1为流体区域，介质粘度1000 泊，密度1 g/cm3，热导率0.5e5 erg/s/cm/k，比热2e7 erg/g/k

• 区域2的导热率为25e5 erg/s/cm/k。

2 Polyflow设置

2.1 导入网格

• 启动Workbench，加入模块Polyflow，右键选择Mesh单元格，选择弹出菜单项Import Mesh File… → Browse…选择网格文件solflu.msh

• 双击Setup单元格进入Polydata设置

2.2 创建任务

• 选择按钮Create a new task创建任务

• 如下图所示，选择F.E.M. task、Steady-state problem(s)及2D axisymmetric geometry

• 选择按钮Accept the current setup返回上一级菜单

2.3 创建子任务

2个计算区域，需要创建2个子任务。这里先创建第一个子任务。

• 选择按钮Create a sub-task创建子任务

• 如下图所示，选择子任务类型为Generalized Newtonian non-isothermal flow problem，采用默认子任务名称

• 点击按钮Domain of the sub-task

• 如下图所示，选择区域为Subdomain 1

注：后面再创建另一个区的子任务

• 选择按钮Upper level menu返回上一级菜单

2.4 Material data

• 鼠标双击模型树节点F.E.M. Task 1 Sub-task 1 > Material data

• Constant viscosity：fac = 1e3

• Density: ρ = 1.0

• Thermal conductivity: K = 5e4

• Heat capacity per unit mass: Cp = 2e7

• Average temperature: tinit = 200

• 考虑Viscous heating

• 忽略Inertia及volume forces

2.5 流动边界条件设置

• 鼠标双击模型树节点F.E.M. Task 1 Sub-task 1 > Flow boundary conditions

• Subdomain 2: vn = vs = 0.0

• Boundary 1: Inflow: flow rate = 3.0

• Boundary 3: Outflow: zero normal force imposed

• Boundary 4: Axis of symmetry

2.6 热边界设置

• 鼠标双击模型树节点F.E.M. Task 1 Sub-task 1 > Thermal boundary conditions

• Subdomain 2: Interface

• Boundary 1: Temperature imposed : Tp = 200

• Boundary 3: Outflow

• Boundary 4: Axis of symmetry

2.7 Interpolation

• 鼠标双击模型树节点F.E.M. Task 1 Sub-task 1 > Interpolation

• quadratic element for velocities, linear pressure

• 4x4 element for temperature

2.8 创建另一个子任务

• 鼠标双击模型树节点F.E.M Task 1，点击右侧面板按钮Create a sub-task

• 选择按钮否

• 选择Heat condition problem

• 如下图所示，选择区域为Subdomain 2

2.9 Material data

• 鼠标双击模型树节点F.E.M. Task 1 Sub-task 1 > Material data

• 选择按钮Thermal conductivity

• 设置热传导系数为50 W/m-K

• 设置Average temperature: tinit = 200

2.10 边界条件设置

• 鼠标双击模型树节点F.E.M. Task 1 Sub-task 1 > Thermal boundary conditions

• Subdomain 1: interface

• Boundary 1: insulated boundary

• Boundary 2: Flux Density imposed，qc=-5e5， alpha=1e4，Talpha = 0，sigma = 0，Tsigma = 0，T0 = 0

• Boundary 3: insulated boundary

• Interpolation：4x4 element for temperature

• Assign the stream function：PSI = 0，坐标(2, 0)

2.11 Output

• 双击 模型树节点Main menu > Outputs ，采用默认设置

• Default output : CFD-Post

• System of units for CFD-Post: metric_cm/ g/ s/ A+Celsius

2.12 Save and exit

• 双击模型树节点Main menu > Save and exit

• 点击右侧面板中Accept按钮

• 点击右侧面板Continue按钮

2.13 计算

• 右键选择Solution单元格，点击弹出菜单项Update开始计算

3 计算结果

• 温度分布

最近被Polyflow的各种不收敛折腾得死去活来，又找不到替代软件，真的是烦透了。这软件是我见过的最难驾驭的软件，没有之一。各种不带任何提示的不收敛，专治各种不服！

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道