本案例演示利用Fluent中的S2S辐射模型计算两同心圆柱壁面之间的换热问题。

F.P. Incropera, D.P. Dewitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 4th Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York City, New York, 1996.

1 问题描述

本案例计算模型如下图所示。采用S2S计算存在温差的两固体壁面之间热量传递。考虑模型的对称性，计算中只创建一半几何模型。

计算条件包括：

案例不考虑流体流动。

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，右侧面板采用默认设置

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

• 鼠标双击模型树节点Models > Radiation弹出辐射模型设置对话框

• 激活选项Surface to Surface（S2S）激活S2S模型

• 设置Energy Iterations per Radiation Iteration为10

• 设置Maximum Number of Radiation Iterations为5

• 设置Residual Convergence Criteria为0.0001

• 点击按钮Settings…进入参数设置对话框，如下图所示，采用默认参数设置

• 点击OK按钮关闭对话框，返回至Radiation Model对话框

注：该对话框提供了一些用于角系数计算的方法，对于本案例来讲，采用默认参数即可。

• 在Radiation Model对话框中点击按钮Compute/Write/Read…计算并保存角系数数据

• 关闭辐射模型设置对话框

2.3 Materials设置

• 鼠标双击模型树节点Materials > Fluid > air弹出材料属性设置对话框

• 如下图所示，设置材料参数，点击按钮Change/Create修改参数

注：S2S模型并不会考虑材料对辐射的影响，因此材料参数中并不包含材料的热辐射参数

2.4 Boundary Conditions

1、wall-3边界

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > wall-3弹出设置对话框

• Thermal标签页激活选项Temperature

• 设置Total Temperature为 700 k，设置Internal Emissivity为1，其他参数保持默认设置

注：设置Internal Emissivity为1，表示该边界的全部热量全部通过辐射与环境交换

2、wall-4边界

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > wall-4弹出设置对话框

• Thermal标签页激活选项Temperature

• 设置Total Temperature为 300 k，设置Internal Emissivity为1，其他参数保持默认设置

2.6 Methods

• 鼠标双击模型树节点Methods，右侧面板如下图所示进行设置

2.7 Controls

• 鼠标双击模型树节点Controls，右侧面板如下图所示进行设置

• 点击按钮Equations…弹出设置对话框，取消选择列表项Flow

注：取消Flow方程选择，意味着不计算流体流动，但是仍然会考虑导热。

2.8 Monitor

• 双击模型树节点Monitors > Residual，弹出设置对话框，如下图所示进行参数设置

2.9 Initialization

• 右键选择模型树节点Initialization，点击弹出菜单项Initialize进行初始化

2.10 Run Calculation

• 鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板如下图所示，设置Number of Iterations为50

• 点击按钮Calculate开始迭代计算

注：本案例并未考虑到自然对流。

3 计算结果

• 温度分布

• 半径方向上温度验证

定义两个无量纲值：

文件链接:

https://pan.baidu.com/s/1Tx3bBJ7uY-mnXZRPzWSylg

提取码: m629

END

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