本案例演示利用Fluent仿真计算半无限平板瞬态热传导问题。

参考文献：F.P. Incropera, D.P. Dewitt, T.L. Bergman, A.S. Lavine, Introduction to Heat Transfer, 5th Edition, Wiley & Sons, p. 287, 2007

1 问题描述

案例模拟厚铜板中的非稳态热传导过程。初始时刻平板温度为293K，之后在其上增加一个3E5 W/m2热通量的传热，计算并验证铜板2分钟后温度分布。

计算条件如表所示。

采用瞬态计算。

2 Fluent设置

• 以2D、Double Precision模式启动Fluent

2.1 General设置

• 鼠标双击模型树节点General，右侧面板选择选项Transient采用瞬态计算

2.2 Models设置

• 右键选择模型树节点Models > Energy，选择弹出菜单项On激活能量方程

2.3 Materials设置

• 增加固体材料copper

• 如下图所示，设置Density为8995.67 kg/m3

• 设置Cp为381 j/kg-k

• 设置Thermal Conductivity为401 w/m-k

• 其他参数保持默认设置，点击按钮Change/Create修改参数

2.4 Cell Zone Conditions

• 鼠标双击模型树节点Cell Zone Conditions，弹出设置对话框，设置Materials Name为copper

注：确保计算区域类型为solid

2.5 Boundary Conditions

1、wall1

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > wall1弹出设置对话框

• Thermal标签页设置Heat Flux为300000 w/m2

2、wall2

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > wall2弹出设置对话框

• Thermal标签页保持默认设置

2.6 Methods

• 双击模型树节点Methods，右侧面板保持默认设置

2.7 Controls

• 鼠标双击模型树节点Controls，点击右侧面板中按钮Equations…，弹出对话框中取消选择列表项Flow，如下图所示

2.8 Monitor

• 双击模型树节点Monitors > Residual，弹出设置对话框

• 如下图所示，设置所有变量的残差为1e-16

2.9 Initialization

• 鼠标双击模型树节点Initialization，右侧面板中如下图所示设置初始温度为293 k

2.8 Run Calculation

• 鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板如下图所示，设置Time Step Size为1 s，设置Number of Time Steps为120，其他参数保持默认设置

• 点击按钮Calculate开始迭代计算

3 计算结果

• 温度分布

• 与实验值比较

利用树形节点Report输出左侧壁面平均温度，并与实验值进行比较。

相关文件：

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提取码: bwkn

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