纤维模型利用相关性来计算向纤维传递的动量、热量和质量。纤维受到多种物理效应的影响，这些效应可以根据实验相关性进行考虑。其中一些效应可能是由于应用的卷取系统或由纺丝室供气系统引起的纺丝室内气体流动湍流导致的横向或纵向振荡。您可以选择指定拖曳、传热或传质系数的常数值，或者使用 Fluent 提供的方法（例如 kase-mat suo）来计算这些系数。下面将描述这些方法。或者，您可以使用用户定义函数（UDF）来指定自定义的拖曳、传热或传质系数。有关如何在纤维模型中定义和使用 UDF 的详细信息，请参阅《连续纤维模型用户定义函数（UDFs）》。

更多信息，请参见以下章节：

22.8.1. 拖曳系数
22.8.2. 传热系数
22.8.3. 质量传递系数

22.8.1 阻力系数

在纤维模型中，以下选项可用于计算流体平行于纤维流动时的阻力系数：

const-drag

可以指定一个恒定的阻力值。

three-sided

使用来自 Kase 和 Matsuo [291]（第 1074 页）的模型计算阻力系数，参见公式 22.29（第 954 页）。

gampert

使用来自 Gampert [195]（第 1068 页）的模型计算阻力系数。

Gampert 提供了在静止空气中移动圆柱体的层流轴对称流动的解析解和数值解，包括边界层中的强曲率效应，[195]（第 1068 页）。图 22.2：阻力系数和努塞尔数的无量纲组（第 953 页）中显示了阻力系数和努塞尔数作为无量纲组。

请注意，曲率 $k$ 在图 22.2：阻力系数和努塞尔数的无量纲组（第 953 页）中定义为横坐标。该相关性推荐用于层流流动。

图 22.2：阻力系数和努塞尔数的无量纲组

user-defined

您可以在用户定义函数（UDF）中指定的阻力系数。有关在纤维模型中使用 UDF 的更多信息，请参阅连续纤维模型的用户定义函数（UDFs）。

$c_{f, par} = \frac{1.24}{Re _{d}^{0.81}} (22.29)$

图22.2（第953页）及公式22.29（第954页）中，雷诺数是基于周围平行于纤维流动的相对速度计算的，即 $R e_{d} = \frac{ρ d ( u _{f} - u _{p a r} )}{η}$ 。

而由于周围流体垂直于纤维流动所产生的横向阻力，则是通过Schlichting [579]（第1090页）的相关性来计算的。

$c_{f, l a t} = 10^{(a_{1} + a_{2} l o g R e_{d, l a t} + a_{3} l o g^{2} R e_{d, l a t})} (22.30)$

在方程22.30（第954页）中，雷诺数是基于垂直于纤维的周围流动的相对速度计算的，即 $R e_{d, l a t} = \frac{ρ d u _{l a t}}{η}$ 。

22.8.2 传热系数

在纤维模型中，以下选项可用于计算纤维与周围流动之间的热量交换传热系数：

const-htc

可以指定一个以国际单位制表示的恒定传热系数值。

kase-matsuo-1

基于Kase和Matsuo [291]（第1074页）提出的模型计算的传热系数，该模型考虑了纯平行流动，参见方程22.31（第954页）。

$N u_{d} = \frac{α d _{f}}{λ} = 0.42 Re_{d}^{0.334} (22.31)$

基于Kase和Matsuo模型的传热系数

该传热系数基于Kase和Matsuo [291]（第1074页）提出的模型，同时考虑了交叉流动，详见公式22.32（第954页）。有关变量的定义，请参阅动量交换（第949页）部分。

$N u_{d} = \frac{α d _{f}}{λ} = 0.42 Re_{d}^{0.334} [1 + (\frac{8 u _{l a t}}{u _{f} - u _{p a r}})^{2}]^{1/6} (22.32)$

Gampert

基于Gampert [195]（第1068页）提出的模型计算的热传导系数。

Gampert为移动圆柱在静止空气中包括边界层内强曲率效应的层流轴对称流动提供了分析和数值解，[195]（第1068页）。图22.2（第953页）展示了阻力系数和努塞尔数作为无量纲组的形式。该关联适用于层流流动。

用户自定义

您可以在用户定义函数（UDF）中指定的热传导系数。有关在纤维模型中使用UDF的更多信息，请参阅连续纤维模型的用户定义函数（UDFs）。

22.8.3 质量传递系数

质量传递系数基于应用于热传导系数的雷诺类比。以下选项可用于纤维模型中计算纤维与周围流动之间的质量交换：

const-mtc

如果您选择此系数，您将直接指定质量流量率，单位为 $k g / (m^{2} s)$ ，而不是质量传递系数。

kase-matsuo-1

基于Kase和Matsuo [291]（第1074页）提出的模型计算的质量传递系数，考虑纯平行流动，参见公式22.33（第955页）。

$S h_{d} = \frac{β d _{f}}{D _{s}} = 0.42 Re_{d}^{0.334} (22.33)$

kase-matsuo-2

基于Kase和Matsuo [291]（第1074页）模型的质量传递系数，该模型还考虑了交叉流动，参见公式22.34（第955页）。

$S h_{d} = \frac{β d _{f}}{D _{s}} = 0.42 Re_{d}^{0.334} [1 + (\frac{8 u _{lat}}{u _{f} - u _{par}})^{2}]^{1/6} (22.34)$

Gampert

基于Gampert [195]（第1068页）模型的质量传递系数。

Gampert对在静止空气中移动的圆柱体层流轴对称流动的分析和数值解考虑了边界层中的强曲率效应，[195]（第1068页）。Sherwood数类似于Nusselt数，如图22.2所示：阻力系数和Nusselt数的无量纲群（第953页）。此相关性推荐用于层流流动。

用户定义

在用户定义函数（UDF）中指定的质量传递系数。有关在纤维模型中使用UDF的更多信息，请参阅连续纤维模型的用户定义函数（UDFs）。

由于这些相关性仅对近零质量传递有效，因为Reynolds类比，使用薄膜理论计算非零质量传递，参见方程22.2（第944页）。