自然对流换热的热仿真要点
自然对流换热一般残差收敛较慢，如何提搞收敛速度和仿真精确度。如下：
• 在操作条件面板中定义重力
• 在材料面板中选择与温度相关的密度模型
最常用的选项是Boussinesq (适用于小 DT) 和 incompressible ideal gas (任意DT)
对于大温差（ DT ）的液体，使用 piecewiselinear 或 polynomial形式输入材料参数
• 如果使用Boussinesq，设置操作温度
– 操作密度被忽略
• 如果使用其它密度模型，设置操作密度
– 操作温度被忽略
– 强烈建议将密度指定为外界温度对应的密度值
对于开放区域的自然对流
• 参考密度， ro 在操作条件界面设置。
– 强烈建议： ro = 环境密度
• 如果计算区域包含连接到相同外部环境的压力入口和出口， ro 应设置为环境密度，入口和出口的压力定义为为0 Pa
腔内的自然对流
• 在腔内ro的选择可以是任意的，但对收敛性有影响
适定问题
ro 设置为空腔中部的值
靠近热壁时，浮力项向上，而在冷壁时，浮力项向下
这将确保一开始的流场就是正确的，并容易收敛
非适定问题
• ro值太大(相当于比冷壁温度低的温度)
• 因此源项产生：
– 在热壁面一个非常高的向上的力
– 作用在冷壁面上一个较小但仍然向上的力
• 当收敛时(如果有的话!)流场应该与上图情况相同，但收敛将是很困难的
自然对流 – Boussinesq 模型
• 在密度变化很小的情况下，可以进行简化
• 回想一下，求解器必须计算速度、温度和压力
• 不是引入另一个变量，密度(这增加了额外的未知量，从而增大计算工作)，而是为流体密度选择Boussinesq
请记住输入正确的密度值，不要留下0
滚动到属性列表底部，输入热膨胀系数b的值
o 也不要让这个值为0
o 值可以在标准工程文本中找到
• 操作温度的值在操作条件面板中设置
o 此值仅在选择“boussinesq”作为密度时使用
要诀和技巧
• 注意操作密度：
– 空腔的平均密度(To= Boussinesq模型的中值温度)
– 有压力进出口设为环境密度(Tref= Boussinesq模型的环境温度)
• 使用PRESTO 和 Body Force Weighted 压力插值格式
• 浮力分层流使用 k-epsilon 模型
