热传递系数准则

本节讨论准确使用标准壁面函数和内置后处理热传递系数的建议。

对流体温度（和/或 CHT 应用中的固体温度）求解时，Simcenter STAR-CCM+ 始终使用 Eqn. (1663) 获得局部表面热通量。此表达式包含重要的边界层物理，务必遵循相关建议以确保其正确应用。

热传递系数是 Simcenter STAR-CCM+ 后处理结果，可用于与其他求解、可视化进行比较，或导出至其他应用（如 Abaqus 或 Nastran）。热传递系数的特定选择不会影响模拟结果，但 Simcenter STAR-CCM+ 双向耦合至另一对固体温度求解的应用时除外。对外部应用中应用的热传递系数的选择会影响该应用中的结果。在这种情况下，选择正确的选项十分重要，因为导出至外部应用的热传递系数的选择会影响 Simcenter STAR-CCM+ 结果。

但是，如果对 Simcenter STAR-CCM+ 中的流体和固体温度求解（即共轭热传递），则选择的后处理热传递系数选项对模拟结果没有影响。

一般情况下，标准壁面函数为大多数高雷诺数、壁面流提供了合理的精度。但是，当流动条件与用于定义函数的理想条件悬殊过大时，标准壁面函数将达到其限制。在以下情况中可达到此限制：

• 普遍存在低雷诺数或近壁效应（例如，经过小间隙的流或高度粘性低速流体流）。
• 穿过壁面时大面积蒸腾（例如，吹风或抽吸）。
• 压力梯度过大导致边界层分离。
• 强体积力（例如，靠近转盘的流体或浮力驱动流体）。
• 近壁区域中的高三维数（例如，Ekman 螺旋流体或大幅偏斜的 3D 边界层）。

因此，要在使用标准壁面函数时获得良好的结果，则该问题不应包含上述任何物理条件。近壁网格单元的 $y^{\text{+}}$ 必须在惯性子层中 ($30<y^{\text{+}}<150$)，且应使用温度相关的流体属性以确保最高精度。如果近壁网格单元位于粘性和惯性子层之间的缓冲层中 ($5<y^{\text{+}}<30$)，应使用“全 $y^{\text{+}}$”选项（默认），它能以平滑方式连接粘性和惯性子层。

以下几节中将讨论热传递系数后处理选项之间的差异：

• 热传递系数
• 局部热传递系数
• 指定 y 热传递系数
• 虚拟局部热传递系数

有关该理论的详细信息，请参见对流热传递系数。