热边界条件

壁面和自由流

对于自由流或壁面，可以指定以下某个选项：

温度

为壁面或自由流边界处的温度设置狄利克雷条件。

$$T=\frac{T_{\text{spec}}}{T_c}$$

(1063)

其中， $T$ 为无量纲温度， $T_c$ 为特征温度， $T_{\text{spec}}$ 为用户指定静态温度。

绝热

绝热边界条件描述无热通量的绝缘边界。

$$-\nabla T·{\mathbf{e}}_n=0$$

(1064)

其中， ${\mathbf{e}}_n$ 为无量纲单位法向矢量。

热通量

在热通量边界处，施加固定热通量：

$$-\nabla T·{\mathbf{e}}_n=q$$

(1065)

其中， $q$ 为边界处的无量纲热通量，由以下公式给出：

$$q=q_{\text{spec}}{l}_c/k$$

其中， $q_{\text{spec}}$ 为用户指定热通量， $l_c$ 为特征长度尺度， $k$ 为流体导热率。

对流

在对流边界条件下，根据牛顿冷却定律计算传导通量：

$$-\nabla T·{\mathbf{e}}_n=\text{Nu}(T-T_{\infty })$$

(1066)

其中， $\text{Nu}$ 为努赛尔数，由以下公式给出：

$$\text{Nu}=h{l}_c/k$$

其中， $h$ 为热传递系数， $T_{\infty }$ 为环境温度。

辐射

在辐射边界条件下，根据斯特藩-玻尔兹曼定律计算辐射通量：

$$-\nabla T·{\mathbf{e}}_n=\alpha (T^4-T_{\infty }^4)$$

(1067)

其中， $\alpha =\sigma ϵT_c^3{l}_c/k$ ，以及：

• $\sigma$ 为斯特藩-玻尔兹曼常数。
• $ϵ$ 为发射率（对于灰色体， $ϵ=1$ ）。
• $T_c$ 为特征温度。

对流和辐射

对流和辐射边界条件组合前面两个条件的分量：

$$-\nabla T·{\mathbf{e}}_n=\text{Nu}(T-T_{\infty })+\alpha (T^4-T_{\infty }^4)$$

(1068)