共軛傳熱分析
分析類型的共軛傳熱（CHT）通過在固體和流體域之間的界面交換熱能來模擬固體和流體域之間的傳熱。它要求多區(qū)域 網(wǎng)格在計(jì)算域中具有清晰的接口定義。可以使用網(wǎng)格創(chuàng)建器中的十六進(jìn)制主導(dǎo)參數(shù)操作來創(chuàng)建此類網(wǎng)格。
這種分析類型的典型應(yīng)用是模擬熱交換器，電子設(shè)備的冷卻以及通用的冷卻和加熱系統(tǒng)。
簡(jiǎn)化散熱器周圍的自然對(duì)流
在下文中，討論了共軛傳熱模擬設(shè)置。
分析性質(zhì)
在分析屬性下，選擇了湍流模型和仿真的時(shí)間依賴性。
下面詳細(xì)介紹了可用的各種選項(xiàng)。
湍流模型
應(yīng)根據(jù)流動(dòng)狀態(tài)選擇湍流模型。在層流中，與低雷諾數(shù)有關(guān)，粘性效應(yīng)控制著流動(dòng)，而湍流可以忽略。該流動(dòng)狀態(tài)的特征在于規(guī)則的流動(dòng)層。
另一方面，湍流的特征在于與高雷諾數(shù)相關(guān)的混沌和不規(guī)則模式。為了模擬湍流，應(yīng)選擇合適的湍流模型。當(dāng)前，支持以下模型：
層
k-厄普西隆
歐米茄
雷諾平均納維爾–斯托克斯（RANS）
馬格林斯基
大渦模擬（LES）
時(shí)間依賴性
模擬有兩種變體：穩(wěn)態(tài)流和瞬態(tài)流。
穩(wěn)態(tài) 如果您僅對(duì)時(shí)間平均或與時(shí)間無關(guān)的解決方案感興趣，并且流動(dòng)條件不會(huì)隨時(shí)間變化，請(qǐng)考慮進(jìn)行穩(wěn)態(tài)仿真。穩(wěn)態(tài)仿真對(duì)計(jì)算的要求較低。
瞬態(tài) 為了考慮時(shí)間相關(guān)的影響，請(qǐng)考慮進(jìn)行瞬態(tài)仿真。瞬態(tài)仿真在計(jì)算上昂貴且具有挑戰(zhàn)性。
解算器
共軛傳熱模擬使用以下OpenFOAM?求解器：
chtMultiRegionFoam。
用于層流或湍流的瞬態(tài)模擬。該求解器使用PIMPLE方法進(jìn)行迭代求解。
chtMultiRegionSimpleFoam。
用于層流或湍流的穩(wěn)態(tài)模擬。該求解器使用SIMPLE方法進(jìn)行迭代求解。
域
為了在給定域上執(zhí)行CHT模擬， 您必須通過創(chuàng)建網(wǎng)格來離散化幾何。“ CAD處理”和“網(wǎng)格劃分”的詳細(xì)信息在“ 預(yù)處理”部分中進(jìn)行了描述。
注意
對(duì)于CHT分析，CAD必須滿足某些必要要求，這些要求可以在“預(yù)處理”部分中看到。
在將網(wǎng)格域分配給模擬后，可以在建立模擬時(shí)使用與網(wǎng)格相關(guān)的與領(lǐng)域相關(guān)的實(shí)體。
另外，可以查看網(wǎng)格或定義新實(shí)體，例如“ 拓?fù)鋵?shí)體集”，以促進(jìn)仿真設(shè)置過程。以下各節(jié)介紹了每個(gè)步驟的詳細(xì)信息：
幾何基元
拓?fù)鋵?shí)體集
介面
嚙合
模型
在模型下，必須定義系統(tǒng)的重力和熱特性（對(duì)于所有區(qū)域）。此外，如果使用LES湍流模型，則還應(yīng)指定LES delta系數(shù)。
材料
對(duì)于CHT，可以從材料庫中獲得幾種流體和固體材料。
流體材質(zhì)：
的流體材料的屬性和行為被定義熱流體模型。
用戶可以選擇各種選項(xiàng)，詳細(xì)信息請(qǐng)參見“ 導(dǎo)熱油屬性”。- 導(dǎo)熱油性能
固體材質(zhì)：
該固體材料的屬性和行為被定義熱實(shí)體模型。
用戶具有各種選項(xiàng)進(jìn)行選擇從中詳細(xì)描述下熱固特性。- 熱固性能
初始條件
在共軛傳熱模擬中，將針對(duì)壓力（p），速度（U），溫度（T）等求解計(jì)算域。根據(jù)求解器的選擇，可能包括其他湍流傳輸量。初始條件在仿真的穩(wěn)定性和計(jì)算時(shí)間中起著至關(guān)重要的作用。因此，為仿真定義合適的初始條件非常重要。
重要
建議將初始條件設(shè)置為接近預(yù)期解決方案，以避免潛在的收斂問題。
對(duì)于CHT分析類型，速度和溫度變量可以通過每個(gè)區(qū)域的“ Subdomian”統(tǒng)一或分別初始化。下面將詳細(xì)介紹這兩種方法。
制服
基于子域
邊界條件
最后，以下邊界條件可用于每個(gè)變量：
速度入口
壓力入口
速度出口
壓力出口
壁
定期的
對(duì)稱
楔
自訂
重要
通常，必須為除界面之外的所有曲面指定邊界條件。
數(shù)值
數(shù)值設(shè)置在模擬配置中起著重要作用。理想情況下，它們可以增強(qiáng)仿真的穩(wěn)定性和魯棒性。由于最佳組合并非總是容易找到的，因此嘗試使默認(rèn)值盡可能有意義和相關(guān)。
但是，所有數(shù)值設(shè)置均可供用戶完全控制仿真。這些設(shè)置分為三類：
性質(zhì)
此處設(shè)置了有關(guān)速度和壓力方程的迭代求解器的所有屬性。這些設(shè)置包括松弛因子，殘差控制和求解器特定的調(diào)整。但是，根據(jù)求解器（例如PIMPLE，PISO等），將調(diào)整這些設(shè)置。對(duì)于每個(gè)字段，平臺(tái)上都會(huì)提供一條幫助消息。
解算器
在這一部分中，可以單獨(dú)選擇用于計(jì)算每個(gè)變量的線性求解器。選擇求解器后，便可以使用一組預(yù)處理器/平滑器及其容差。為了幫助選擇最佳求解器，每個(gè)字段都會(huì)提供一條幫助消息。
時(shí)間差異
梯度
發(fā)散
拉普拉斯式
插補(bǔ)
表面法線梯度
數(shù)值方案
這些方案確定了如何將控制方程式中的每個(gè)項(xiàng)離散化。方案分為以下幾類：
重要
通常，對(duì)于數(shù)值方案，默認(rèn)選擇是最佳選擇，無需更改。
模擬控制
該仿真控制設(shè)置定義在模擬的一般控制。可以設(shè)置迭代次數(shù)，仿真間隔，時(shí)間步長(zhǎng)和其他幾個(gè)設(shè)置。可以使用以下控件：
可調(diào)時(shí)間步
寫控制
計(jì)算核心數(shù)
最大運(yùn)行時(shí)間
分解算法
結(jié)果控制
結(jié)果控制允許用戶定義額外的模擬結(jié)果輸出。每個(gè)結(jié)果控制項(xiàng)都提供需要額外計(jì)算的數(shù)據(jù)。可以使用以下結(jié)果控制項(xiàng)：