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Fluent各向异性导热系数的设置
BB学长
10月前
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导读:
Fluent中各向异性导热系数设置方法
。
01
名词区分
各向同性(isotropic)材料的物性不会随着方向的不同而有所变化,即某材料在不同的方向所测得的性能参数完全相同,也称为均质性。
各向异性(anisotropic)材料的物性随着方向的改变而有所变化,在不同方向上呈现出差异的性质。
正交各向异性(orthotropic)材料的属性在三个相互垂直的基准轴上都是单值的且独立的。
02
各向异性导热系数
在Fluent中,固体或壳体导热系数的各向异性被定义为矩阵,热流密度的计算公式为:
其中
就是导热系数矩阵。
在Fluent中,有以下几种方式用于定义各向异性导热系数。
anisotropic(各向异性)
biaxial(双轴,只对壳体有效)
orthotropic(正交各向异性)
cylindrical orthotropic
principal axes and principal values
user-defined anisotropic
注意:
(1)各向异性的设置只能在压力基求解器基础上设置,密度基求解器则无法使用;
(2)使用各向异性设置,固体材料属性在后处理中会显示为0。
03
Anisotropic
对于各向异性的导热系数,导热系数矩阵被定义为:
其中k为导热系数,
为矩阵,二维中为2×2矩阵,三维中为3×3矩阵,该矩阵也可以是非对称矩阵。
(1)如果各向异性材料的主轴未与模拟的全局坐标系对齐,则使用以下选项之一可能简单:
如果材料的主轴是正交的,则可以选用
orthotropic
;
如果材料的主轴非正交,则可以选用
principal axes and principal values
;
如果对未对齐的轴使用
Anisotropic
选项,则需要将导热系数矩阵
转换为与全局坐标系对称的矩阵。
(2)采用
Anisotropic
选项,需要满足矩阵
的成分是常数且不独立变化,否则只能用UDF添加。
04
Orthotropic
应用
Orthotropic
选项时,需要定义主要方向
上的导热系数
,导热系数矩阵通过下式表示:
由于
相互垂直,因此在上图设置面板中,只需要设置两个方向。
通过xyz定义
来表示
Direction 0 Components
;
通过xyz定义
来表示
Direction 1 Components
;
Conductivity 0 1 2
分别表示
05
异同及例子
(1)异同
两种方式都是将导热系数转换为矩阵,Orthotropic属于Anisotropic的子类。
Anisotropic需要设置导热系数矩阵,Orthotropic需要设置主轴方向的导热系数。
当Anisotropic的导热系数矩阵为对角矩阵时,两类方法等同。
(2)电机例子
定转子铁心由硅钢片叠压而成,因此沿着各个方向的导热系数不同,沿分层方向导热系数为42.5W/(m·K),垂直分层方向为0.57W/(m·K)《电机设计》。
设置界面如下:
Conductivity 0,1,2分别代表X、Y、Z轴导热系数。X,Y轴的导热系数为42.5,Z轴导热系数为0.57。
来源:BB学长
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UDF
电机
材料
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首次发布时间:2023-06-24
最近编辑:10月前
BB学长
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