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1、 FLUENT 第十一章中文帮助译文说明l 本文依据FLUENT6.0的HELP文件翻译而成。事先并未征得原文版权所有者FLUENT公司或其在中国代理人海基公司的同意。l 本文的写作目的仅在于为在教育与科研领域从事研究工作的人员提供参考与帮助，无意于将其用于商业目的。l 对本文在教育与科研领域的转移、存储、复制，本文作者不提供基于任何商业目的或有损于原文版权所有者的利益、形象等权益的帮助或便利。l 对出于研究与教学目的人员或机构，中文翻译者愿意并尽其可能的提供帮助、商议或回应其它形式的要求。l 一旦原文（英文）版权所有者对中文译文的发布提出异议并明确通知译文作者，同时援引有效、适用的法律、法规
2、条款，译文作者愿意立刻终止其为本文的发布、传播而所做出的一切形式努力。注：本文以ADOBE公司的PDF格式发布。如需要相应中文WORD格式文档，请发邮件到west_.11. Modeling Heat Transfer 传热模拟 11.1 Overview of Heat Transfer Models in FLUENT FLUENT中的传热模型概述 11.2 Convective and Conductive Heat Transfer 导热与对流换热o 11.2.1 Theory 理论o 11.2.2 User Inputs for Heat Transfer 有关传热的用户输入项o 1
3、1.2.3 Solution Process for Heat Transfer 传热计算的求解过程o 11.2.4 Reporting and Displaying Heat Transfer Quantities 传热变量的输出与显示o 11.2.5 Exporting Heat Flux Data 热流数据的输出 11.3 Radiative Heat Transfer 辐射传热o 11.3.1 Introduction to Radiative Heat Transfer 辐射传热简介o 11.3.2 Choosing a Radiation Model 选择辐射模型o 11.3.3
4、The Discrete Transfer Radiation Model (DTRM) 离散传播辐射模型o 11.3.4 The P-1 Radiation Model P-1辐射模型o 11.3.5 The Rosseland Radiation Model Rosseland辐射模型o 11.3.6 The Discrete Ordinates (DO) Radiation Model 离散坐标辐射模型o 11.3.7 The Surface-to-Surface (S2S) Radiation Model 多表面辐射传热模型o 11.3.8 Radiation in Combustin
5、g Flows 燃烧过程的辐射o 11.3.9 Overview of Using the Radiation Models 辐射模型使用概览o 11.3.10 Selecting the Radiation Model 辐射模型的选择o 11.3.11 Defining the Ray Tracing for the DTRM离散传播模型的跟踪射线的定义o 11.3.12 Computing or Reading the View Factors for the S2S Model 表面辐射模型中角系数的计算与数据读取o 11.3.13 Defining the Angular Discre
6、tization for the DO Model DO辐射模型离散角的定义o 11.3.14 Defining Non-Gray Radiation for the DO Model离散坐标辐射模型中的非灰体辐射o 11.3.15 Defining Material Properties for Radiation 有关辐射性能的材料属性定义o 11.3.16 Setting Radiation Boundary Conditions 辐射边界条件设定o 11.3.17 Setting Solution Parameters for Radiation 辐射计算参数的设定o 11.3.18
7、Solving the Problem 问题求解过程o 11.3.19 Reporting and Displaying Radiation Quantities 辐射变量的和输出与显示o 11.3.20 Displaying Rays and Clusters for the DTRM DTRM表面束和射线显示 11.4 Periodic Heat Transfer 周期性传热问题o 11.4.1 Overview and Limitations 概述与适用范围o 11.4.2 Theory 理论o 11.4.3 Modeling Periodic Heat Transfer周期性传热问题的
8、模拟o 11.4.4 Solution Strategies for Periodic Heat Transfer 周期性传热问题求解策略o 11.4.5 Monitoring Convergence 监视收敛o 11.4.6 Postprocessing for Periodic Heat Transfer 周期性传热问题的后处理 11.5 Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动o 11.5.1 Theory 理论o 11.5.2 Modeling Natural Convection in a Closed Domain 封闭区域内自然对流的模拟o 11.5.3 The
9、Boussinesq Model Boussinesq模型o 11.5.4 User Inputs for Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动的用户输入o 11.5.5 Solution Strategies for Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动的求解策略o 11.5.6 Postprocessing for Buoyancy-Driven Flows 浮力驱动流动的后处理west_ - 12 -11.1 FLUENT中的传热模型概述占据一定体积的物质所据有的热能从一处转移到另一处，这种现象称为传热。引发传热的原因有三种：导热、对流传热、辐射传
10、热。只涉及热传导或和对流的传热过程是最简单的情况，而涉及到浮力驱动流动或者自然对流、辐射的传热过程却比较复杂。依据问题的不同，FLUENT求解不同的能量方程以考虑用户设定的传热模型。FLUENT也可以预报出具有周期对称性几何结构所对应的周期性传热，这样就可以大大减少计算量。11.2 导热与对流换热FLUENT允许用户在其模型中包含有流体与和固体的传热求解。从流体热混合到固体的热传导可以在FLUENT中应用这一节所介绍的模型和用户输入项进行耦合求解。11.3节介绍辐射传热模型、11.5节介绍自然对流。 11.2.1 Theory 11.2.2 User Inputs for Heat Trans
11、fer 11.2.3 Solution Process for Heat Transfer 11.2.4 Reporting and Displaying Heat Transfer Quantities 11.2.5 Exporting Heat Flux Data 11.2.1 理论能量方程FLUENT求解如下的能量方程：（11.2.1）其中，为有效导热率（，其中，为湍流引致的导热率，由模型中使用的湍流模型确定）。为组分的扩散通量。方程11.2-1右边的前三项分别表示由于热传导、组分扩散、粘性耗散而引起的能量转移。包含化学反应放（吸）热以及任何其它的由用户定义的体积热源。方程11.2-1中
12、：（11.2.2）其中，显焓的定义（对理想气体）为：（11.2.3）对不可压流体：（11.2.4）方程11.2-3、11.2-4中，为组分的质量分数：其中为298.15K。非预混燃烧模型的能量方程：当激活非绝热、非预混燃烧模型时，FLUENT求解以总焓表示的能量方程：（11.2.6）上式假定刘易斯数（Le）1，方程右边的第一项包含热传导与组分扩散，粘性耗散作为非守恒形式被包含在第二项中。总焓的定义为：其中，为组分的质量分数：（11.2.8）为组分处于参考温度的生成焓。考虑压力做功以及动能方程11.2-1包含有在不可压流动中经常被忽略的压力做功和动能。因此，在缺省情况下，分离式求解器在计算不可压
13、流体时，不考虑压力做功和动能的影响。如果用户希望考虑这两个因素，可以使用define/models/energy?命令行激活这两个影响因素。在处理可压缩流动或使用任何耦合式求解器时，总是考虑压力做功和动能。考虑粘性耗散方程11.2-1和11.2-6包含有粘性耗散项，它表示了由于流动过程中粘性剪切作用而产生的热量。在使用分离式求解器时，FLUENT的缺省能量方程不包含这一项（因为一般灰忽略粘性产生的热量）。当Brinkman数，Br，接近或大于1 时，流体粘性生成的热量不可忽视：（11.2.9）其中，为计算区域内的温差。当用户的问题需要考虑粘性耗散项，并且使用的是分离式求解器时，用户应该在Vis
14、cous Model panel面板中使用Viscous Heating选项激活此项。对于一般的可压缩流动，。需要注意的是，如果用户已经定义了可压缩流动，但使用了分离式求解器，FLUENT不会自动激活粘性耗散选项。对于任一种耦合式求解器，在求解能量方程时，粘性耗散项总是被考虑进去。考虑组分扩散项：由于组分扩散的作用，方程11.2-1、11.2-6均包含有焓的输运。当使用分离式求解器时，此项：在缺省情况下被包含在方程11.2-1中。若用户希望禁止此项，可以使用Species Model panel.面板中的Diffusion Energy Source选项来屏蔽。在使用非绝热、非预混燃烧模型时，
15、因为方程11.2-6中的第一项中已经包含了这一项，所以它不会显式的包含在方程中。使用耦合式求解器时，这一项总是被包含在能量方程中。化学反应引起的传热源项方程11.2-1中的能量源项包含化学反应带来的热量；（11.2.10）其中，为组分的生成焓，为组分的体积释热率。对于非绝热、非预混燃烧模型的能量方程（方程11.2-6），由于组分生成热已经被包含在焓的定义之中（请参阅方程11.2-6），所以，能量的反应源项不包含在源项之中。辐射引起的能量源项一旦使用了某种辐射模型，方程11.2-1、11.2-6中的源项也包含有辐射源项。细节请参阅11.3节。相间能量交换源项需要指出的是，能量源项中也包含连续相与离散相之间的热量交换。进一步的讨论请参阅19.5节。壁面传热边界条件壁面传热边界条件在10.8.2节介绍。固体计算域的能量方程在固体区域，FLUENT使用的能量方程形式如下：（11.2.11）其中：方程11.2-11左边第二项表示固体由于旋转或平移而引起的对流传热。速度由用户对固体
