双流体热交换器建模

要使用双流体热交换器选项,必须使用一个公共网格和单独的物理连续体定义两个流体之间的交界面。一个物理连续体表示热流体,另一个物理连续体表示冷流体。

要对双流体热交换器进行建模:
  1. 导入热交换器几何并定义具有符合以下结构(实际形状由实际几何确定)的六个区域的区域拓扑:


    下图仅显示了每个流体的一个入口和一个出口,但是也可以为一个热交换器指定多个入口和出口。下图显示了冷流体上具有三个入口和两个出口的热交换器。


    1. 同时选择几何 > 部件节点中的所有部件,右键单击并选择将部件分配给区域
    2. 将部件分配给区域对话框中,选择为每个部件创建一个区域,然后选择以下原位交界面类型之一:
      • 根据接触创建边界模式交界面
      • 根据接触创建接触模式交界面
      定义相当于 [冷流入口][冷流核心][冷流核心][冷流出口][热流入口][热流核心] 以及 [热流核心][热流出口] 的区域公共边界之间的内部交界面。




  2. 生成体网格。
  3. 选择区域 > [核心]区域节点,然后复制并粘贴该区域。
    具有两个与完全相同网格重叠的区域。在这两个区域中发生了热传递。要尽可能提高精度,确保核心区域的网格由均匀网格单元构成。
  4. 创建两个表示热流体 [热流连续体] 和冷流体 [冷流连续体] 的物理连续体,然后为每个连续体选择以下模型:
    组合框 模型
    空间 三维
    材料
    • 气体
    • 流体
    • 固体
    • 多组分气体
    • 多组分液体
    • 多相
    多相流模型 流体域体积 (VOF) - 只有此多相模型与热交换器模拟兼容
    流体 任何
    状态方程 任何
    时间
    • 定常
    • 隐式非稳态
    能量
    • 分离流体焓(如果选择了分离流模型)
    • 分离流体温度(如果选择了分离流模型)
    • 耦合能量(如果选择耦合流模型)
    • 分离多相温度(如果选择流体域体积 (VOF) 模型)
  5. 将区域与其相应的物理连续体相关联:
    1. 选择表示冷流体的 [冷流入口][冷流核心][冷流出口] 区域,然后将物理连续体设为 [冷流连续体]
    2. 选择表示热流体的[热流入口][热流核心][热流出口]区域,然后将物理连续体设为[热流连续体]
  6. 要定义热交换器交界面,同时选择 [冷流核心][热流核心] 区域,右键单击并选择以下选项之一:
    • 创建交界面 > 区域模式直接区域交界面 - 如果在热交换器几何部件之间创建了基于边界的原位交界面,则使用此选项。
    • 创建交界面 > 接触模式直接区域交界面 - 如果在热交换器几何部件之间创建了基于每个部件接触的原位交界面,则使用此选项。单个热交换器交界面可以表示多个部件接触,每个接触视为单独的热交换器,用于在构成部件接触的两个部件之间进行热传递。
    随即创建交界面 > [热交换器]节点。有关属性的更多信息,请参见热交换器交界面参考


  7. 根据是模拟单相还是多相双流体热交换器,如下设置热交换器方法:
    流类型 步骤
    单相 选择交界面 > [热交换器] > 物理条件 > 热交换器方法节点,然后将选项设为以下选项之一:
    • 不活动 - 此选项表示能量方程的源项不受影响。
    • 基础双流体 - 不适用于接触模式直接区域交界面。
    • 实际流双流体

    有关在它们之间进行选择的准则,请参见基本和实际双流体热交换器选项

    流体体积 (VOF)
    1. 选择区域 > [冷流核心] > 物理条件 > 能量源选项节点,然后将能量源选项设为体积热源
    2. 选择物理值 > 体积热源节点,然后为 [冷流核心] 区域指定正体积热通量值。
    3. 选择区域 > [热流核心] > 物理条件 > 能量源选项节点,然后将能量源选项设为体积热源
    4. 选择物理值 > 体积热源节点,然后为 [热流核心] 区域指定负体积热通量值。
  8. 设置传热率。
    1. 选择物理条件 > 热交换器数据指定节点。
    2. 设置方法属性。有关选择方法的准则,请参见热交换器数据指定参考
  9. 如有必要,设置目标散热。
    1. 选择交界面 > [热交换器] > 物理条件 > 热流入口温度指定节点(不适用于接触模式直接区域交界面)。
    2. 如果不希望使用默认设置指定,将热入口温度设为推断。有关在它们之间进行选择的准则,请参见目标散热