Fluent实例：辐射与自然对流模拟.pdf

“CAE/CFD创新工场 ” /caecfd Email:cae_cfd@163.com Fluent 辐射与自然对流模拟 引言 在这个算例中，将会解决二维方箱中的辐射与自然对流相结合的问题，网格采用 四边形单元网格。 在这个算例中将会学到以下知识点： 1.应用Fluent 中各种辐射模型Rosseland ； 2.使用Boussinesq model定义密度； 3.设定辐射与自然对流传热问题的边界条件； 4.将单一的墙划分为多个墙区域； 5.对已有的流体物性进行修改； 6.用隔离求解器求解； 7.显示速度矢量和流函数等值线，以及温度等值线。 问题描述 将被考虑的问题如图5.1 所示，一个边长为L 的正方形箱体，右墙温度为2000K, 左墙温度为1000K,上下墙绝热，重力向下，由于热重引起密度梯度所以发展为浮 力流。箱体中的介质被认为是有吸收性和散射性的，因此墙壁间的辐射交换因存 在吸收被减弱，同时也因为介质的散射作用而增强了。所有墙壁被认为是黑体， 目的在于应用有效的辐射模型计算箱体中流场和温度场分布，以及墙壁的热流 量，并且对于不同光学深度aL 比较所表现出的特性。 工质普朗特数大约为0.71，基于L 的雷诺数为500000，这说明流动相当于层状流 动，应用Boussinesq 假设来模拟浮力流动。普朗克数为0.02，用于考虑传导与辐 射的相对重要性，其中，T 0 = ( T h + T c)/2 。在这个算例中将有三种optical thickness 的情况会被考虑到，分别是 aL=0, aL=0.2, and aL=5 。注意：物理属性和工作条 件（重力加速度）都已经给定以适合于产生的想要的普朗特数，雷诺数和普朗克 数。如下图所示： “CAE/CFD创新工场 ” /caecfd Email:cae_cfd@163.com 第1 步： 网格 将网格文件rad/rad.msh 拷至fluent 的工作目录下（就像在指南1 中描述 的一样），并起动fluent 的二维单精度解算器。 1. 读取网格文件rad.msh. File Read Case...当网格读入的时候，在Fluent 控制窗口会显示相应的信息， 会报告网格有2500 个单元。 2. 检查网格质量。 Grid Check... Fluent 会对网格进行各种各样的检查，并会在控制窗口显示信 息。特别注意最小体积，确保它是正数值。 3. 显示出网格（如图5.2）。 图5.2：网格显示 “CAE/CFD创新工场 ” /caecfd Email:cae_cfd@163.com 注意：此时所有的墙体为一个整体，wall-4 。下面需要将其分成四个独立的区域， 才能对不同的区域定义不同的边界条件。 4. 将单一的墙分为四部分。 Grid Separate Faces... （a ） 在Options.下选择Angle 的分离方法； （b ） 在Zones 列表下选择wall-4 ； （c ） 定义角度值89 度。 （d ） 单击Separate 。 带法向矢量的面在被89度分隔后会成为单独的区域，既然四个墙的区域是正交 的，wall-4 就被分为四个独立的区域。 5. 重新显示出网格。 （a ） 在grid display 对话框中选定所有的面后单击Display 。 注意：现在有四个不同的墙区域而不是一个。 另外：你可以用鼠标右键来验证墙区域名称所对应的墙。在图形窗口中用鼠标右 键点击任何一个边界，区域名称，类型都在Fluent 控制窗口中显示出来。当同一 个类型有几个不同区域，而你又需要迅速的区分开来时，这个用途的作用就特别 明显。有些时候，可以使内部网格不显示，以便更准确的选择边界。 第2 步：模型选择 辐射模型采用的是Rosseland model