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水冷板流热耦合

6月前浏览13906

本文摘要(由AI生成):

本文主要介绍了一个换热的水冷板(铝)的计算流体动力学(CFD)仿真案例。案例中,通过计算流体流过水冷板的流阻和热源稳态后的温场分布,了解一般流体流阻的计算流程和导热设置步骤。模型采用cutcell网格,求解器设置采用K-omega中的SST,并开启能量方程。入口边界条件采用质量入口边界,出口边界采用压力出口。求解方式采用Coupled,设置监视器,监视压差和热源最高温度,并迭代1000步。最后,通过观察残差曲线和监测数据,判断收敛。


1,问题描述

   一个换热的水冷板(铝),通一定流量的水,水冷板上有一块导热硅胶,导热硅胶上有一块热源,计算流体流过水冷板的流阻,及热源稳态后的温场分布。本案例中可了解一般流体流阻的计算流程,及导热设置步骤。(模型先再spaceclaim处理,由于模型简单,没有过多操作,故不做介绍。记得要将所有模型share。)

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2,材料参数


材料

密度

比热

导热系数

热源

2090

1200

24.1

导热垫

2400

900

1.3

其他属性采用fluent默认材料(水及铝)


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3网格划分

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由于本次模型较简单采用cutcell网格,再能保证计算强度的前提下,个人认为cutcell网格比六面体更加精确,因为cutcell网格画出来的式正方体。

4,求解器设置

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由于模型是避免剪切换热流动,故选取K-omega中的SST,如果对空间流体关注可选

K-epsilon中的realizable。同时换热要开启能量方程。

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按照材料属性输入及选取所需材料并分别赋予各实体及流体。

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别忘了给热源设置发热量。

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入口边界条件,本次采用质量入口边界5L/min(要注意质量流量的流向在全局坐标的那个方向,±表示各坐标轴的两个方向),水力直径根据实际情况计算,出口边界采用压力出口。

圆管水力直径为管直径,非圆管为 4倍截面积/湿周

其余壁面条件设置为绝热,或者可根据实际空气对流换热系数设置。

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求解方式采用Coupled(19新版本后稳态默认开启,并点选pseudo,伪瞬态便于收敛)

设置监视器,监视压差,及热源最高温度

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采用默认初始化流场。并迭代1000步

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5,计算结果

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通过观察残差曲线及监测数据,都趋于稳定无变化后,可认为收敛。

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可得在水对流换热下,最高温度为17.2℃

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可得水冷板内流体流阻为1188pa。由于进出口管径一样,所以采用净出口静压就能反应出流阻,如果管径不一样,就必须通过Report中进出口总压的差来求流阻,这是由于伯努利方程决定。


6,小结

本次算例计算了流体流阻及对流换热。对于流体仿真,网格的质量对求解的收敛影响很大,所以对与网格,在较复杂的算例需要花时间来做,其次边界条件的设置也会造成报错,例如把interior设置成wall等类似问题,这些一般会在导入网格时fluent自动识别,会出错,可仔细检查。对于计算结果如何判断收敛,一般都看设置的监测值是否在合理范围内并结果稳定无变化,残差是否达到设定值,进出口的能量是否守恒。其他方法可之后继续讨论



FluentWorkbench
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首次发布时间:2019-10-10
最近编辑:6月前
CFD萧然
本科 | 某一线主机厂... 从“理”到“仿”不做无根之论
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6条评论
仿真秀0721113942
签名征集中
11月前
老师您好 请问能分享下高清的图片嘛
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 Yuri
签名征集中
3年前
萧然老师您好,请问有些看不清的图片您可以私发下高清图吗,最近做仿真设计这个帮助很大,谢谢了
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孙长周
签名征集中
3年前
很好
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oh my boy
签名征集中
4年前
您好,怎么联系您
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CFD萧然
从“理”到“仿”不做无根之论
4年前
好的,下次我注意一下,这次那边看不清楚我单独告诉你
回复 1条回复
希尔伯特的忧伤
为有牺牲多壮志,敢叫日月换新天
4年前
萧然老师您好,文中的图片有点看不太清,设置的步骤也没有,可以把图片换成高清的嘛?!然后写一下设置参数的步骤!感谢萧然老师!
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