带有共轭换热的流动（Flow with CHT） 实例 3

介绍（Introduction） 本实例演示当流体域和固体域同时存在时如何进行问题设置 它将展示如何模拟固体和绕它流动的流体之间的共轭换热 本实例也将阐明如何定义固体子域和如何包含能量源

基本数据（Basic Data） 管道横截面： 0.3 [m] x 0.4 [m] 管道长：1.2 [m] 由于垂直对称，所以只考虑几何体的一半 管道内有两块固体（钢）块，分别固定在上壁面和下壁面 工作流体：Air Ideal Gas（理想空气） 流动条件： - 入口：法向速度 = 0.8 [m/s] 温度 = 300 [K] - 出口：静压 = 0 [Pa] - 下壁面温度 = 500 [K] - 上壁面和侧壁面：绝热 第二块固体发热 (热源= 5E4 [W/m3])

导入网格（Import Grid） 创建一个新的模拟，命名为 chtflow.cfx 导入CFX网格（.gtm）文件： chtduct.gtm

定义流体域（Define Fluid Domain） 在CFX-Pre工作区单击Physics标签 在主工具条中单击Domain 命名为 fluidzone，然后单击OK 在General Options的Basic Options面板： - 设置Location 为 Assembly2 - 设置Domain Type 为 Fluid Domain - 设置Fluids List 为 Air Ideal Gas - 设置Coordinate Frame为存在的一个 在Domain Models中： - 设置Reference Pressure 为 1 [atm] - 设置Buoyancy Option 为 Non Buoyant - 设置Domain Motion 为 Stationary 在 Fluid Models面板： - 在Heat Transfer Model下，设置 Option=Thermal Energy - 设置Turbulence Model 为带自动壁面函数的k-Epsilon - 对于Reaction or Combustion Model以及Thermal Radiation Model， 保持Option=None

定义流体域（Define Fluid Domain）

定义固体域（Define Solid Domains） 在CFX-Pre工作区单击Physics标签 在主工具条中单击Domain 命名为solidfin1 ，然后单击OK 在 General Options面板： - 设置Location为Assembly - 设置Domain Type为Solid Domain - 设置Solids List为Steel 在Domain Models中： - 设置Domain Motion为Stationary 在Solid Models面板： - 在Heat Transfer Model中，设置Option=Thermal Energy - 对于Thermal Radiation Model，保持Option=None 重复同样步骤设置第二个Solid Domain，名字=solidfin2，位置=Assembly3 其它设置同solidfin1.

定义固体域（Define Solid Domain）

定义子域（Define Sub-Domain） 固体域solidfin2包含被命名为heaterfin的子域，此子域占据整个固体域的体积 在主工具条中单击Sub-domain图标 在域solidfin2中创建名叫heaterfin的子域 设置Location为Assembly3 单击Sources标签，打开Sources和 Energy 设置Source为5E4 [W/m3]

边界条件（Boundary Conditions） 定义入口边界条件，名字=inlet，位置=inlet，流体法向速度=0.8 [m/s]，静温=300 [K]，默认湍流值 定义出口边界条件，名字=outlet，位置=outlet，平均静压=0 [Pa] 定义对称边界条件，名字=symm，位置=symmet 定义壁面边界条件： - 名字=wallbot，位置=wallbot，换热选项=固定温度=500 [K] - 名字=walltop，位置=walltop，换热选项=adiabatic（绝热） 默认边界fluidzone将被自动作为无滑移、光滑、绝热壁面处理 修改边界条件solidfin1，设置选项=固定温度=500 [K]

交界面（Interfaces） 在流体域中有两个固体域： solidfin1和solidfin2 ，因此有两个流-固交界面 改成需要的交界面类型 对于第一个交界面(fin1交界面)： 对于Interface Side1 Region List, 选择Fin1Side1 对于Interface Side2 Region List, 选择Fin1Side2 改成连接方式为GGI 即使节点是一对一，这也将迫使为GGI连接。由于数值原因，对于流-固界面通常推荐这种方式。 用同样的方法创建第二个交界面(fin2交界面)，但要用区域Fin2Side1和Fin2Side2。使用Domain (过滤器)以便Region List仅仅显示特定域（domain）的区域（region）

交界面（Interfaces）

初始化（Initialisation） 对于每个域分别进行初始化 对于流体域： 用Option=Automatic with Value初始化笛卡儿速度分量。设置 U=0, V=0, W=1 [m/s] 用Option=Automatic with Value初始化流体温度。设置 Temperature=300 [K] 对于Static Pressure设置为Automatic，Turbulence设置为K-Epsilon (在面板底部选中Turbulence Eddy Dissipation复选框） 对于固体域： 用Option=Automatic with Value初始化固体温度.。设置Temperature=300 [K]

初始化（Initialisation）

求解器控制（Solver Control） 对于对流项，选择：High Resolution 收敛控制： - Timescale Control=Physical Timescale （时间步=物理时间步） - Physical Timescale=1 [s] （物理时间步=1[s]） - Maximum number of iterations=50 （最大迭代步数=50） - Solid Timescale=Physical Timescale （固体时间步=物理时间步） - Solid Timescale=2000 [s] （固体时间步=2000[s]） 收敛准则： - Residual Type(残差类型)=RMS - Residual Target（残差目标）=1.E-04

写出求解器文件（Write Solver File） 单击Write Solver (.def) file图标 保持Operation设置为Start Solver Manager 打开Report Summary of Interface Connections 单击OK 在信息窗口单击OK 选择File>Quit 单击Yes保存CFX文件

求解器管理器图形界面 （Solver Manager GUI）

后处理结果 （Post-Processing the Results） 为了观察计算结果，创建两个切断两个固体的切面： 在Y=0.15 [m]创建水平XZ平面 在X=0.09 [m]创建垂直YZ平面 为了分析固体前面的流动情况在这两个平面上创建矢量图 为了得到流体和固体区域的温度分布，创建温度等直线图。选择温度范围为User Specified: Min=300 [K], Max=350 [K]，注意在固体后面的涡流区有较高的流体温度 计算出口处的平均温度，并和入口处的平均温度比较