利用FLUENT軟件模擬流固耦合散熱實例PPT課件

1、Gambit創(chuàng)建模型創(chuàng)建模型FLUENT計算及后處理計算及后處理 Gambit創(chuàng)建模型創(chuàng)建模型 創(chuàng)建幾何模型 劃分網(wǎng)格 指定邊界條件Circuit board (externally cooled)k = 0.1 W/mKh = 1.5 W/m2KT = 298 KAir OutletAir inletV = 0.5 m/sT = 298 KElectronic Chip(one half is modeled)k = 1.0 W/mKQ = 2 WattsTop wall(externally cooled)h = 1.5 W/m2KT = 298 KSymmetry Planes問題描述問

2、題描述ChipBoardFluid1.2.創(chuàng)建一個創(chuàng)建一個plane來分割來分割volume 1創(chuàng)建創(chuàng)建board區(qū)域區(qū)域移動移動plane到適當位置，對到適當位置，對volume 1進行進行split將創(chuàng)建的將創(chuàng)建的plane沿沿Y向上平移向上平移0.13.4.用平移后的用平移后的plane對對volume 1進行進行split5.創(chuàng)建創(chuàng)建chip體體6.移動移動chip體到具體位置體到具體位置7.用體相分割，得到流體區(qū)域用體相分割，得到流體區(qū)域Volume 2 Volume 2Volume 3Volume 2 split with volume 31.將將chip邊劃分為邊劃分為15*7*

3、447152.劃分其他邊的網(wǎng)格劃分其他邊的網(wǎng)格Board沿沿Y向邊：向邊： 4Board沿沿Z向邊：向邊： 8Fluid 沿沿Y向邊：向邊： 16沿沿X方向長邊：方向長邊： 100劃分數(shù)：劃分數(shù)：444100100 16 16 16 16883.劃分體的網(wǎng)格劃分體的網(wǎng)格選擇所有體選擇所有體1。隱去網(wǎng)格，便于操作。隱去網(wǎng)格，便于操作2。指定速度入口。指定速度入口InletVelocity_inlet3。指定壓力出口。指定壓力出口OutletPressure_outlet4。指定。指定board-side為為wall 類型類型Board-sidewall5。指定。指定board上的對稱面上的對稱面

4、Board symmSym-1邊界類型條件都為邊界類型條件都為 symmetry6。指定。指定board上的上下面邊界條件類型上的上下面邊界條件類型 wallBoard topBoard bottom7。指定。指定chip上的邊界條件類型上的邊界條件類型ABFCDGEHChip邊界類型：邊界類型：與與board接觸的面接觸的面BCDE : chip-bottom -wall與流體接觸的與流體接觸的4個面?zhèn)€面 : chip-side -wall（ABCH,CDGH,DEFG,AHGF) 面面ABEF : chip-symm -symmetry8。指定。指定fluid區(qū)域上的邊界條件類型區(qū)域上的邊

5、界條件類型fluid-symmSym-2ADCBFluid區(qū)域的頂面區(qū)域的頂面ABCDwall9。指定區(qū)域類型。指定區(qū)域類型指定流體區(qū)域指定流體區(qū)域 指定固體區(qū)域指定固體區(qū)域123綠色綠色 : fluid紅色（紅色（chip） : solid紫色（紫色（board）: solid10。輸出網(wǎng)格。輸出網(wǎng)格12在File Name中自定義名稱然后 Accept網(wǎng)格成功輸出FLUENT計算及后處理計算及后處理l 讀入mesh文件l 選擇物理模型l 定義材料屬性l 指定邊界條件l 初始化l 設置求解器控制l 設置收斂監(jiān)視器l 計算l 后處理1 . FLUENT讀入網(wǎng)格讀入網(wǎng)格File-Read-Cas

6、e選擇剛從Gambit中輸出的網(wǎng)格文件(.msh文件)Grid-Check檢查網(wǎng)格質(zhì)量，確定最小體積大于0此數(shù)值大于0啟動3D-FLUENT2 . 確認計算域大小確認計算域大小Grid-Scale在Gambit中是以m為單位建模在Scale Grid菜單中，選擇Grid was created in inch,點擊 change length units, 然后再點擊 Scale, 得到正確大小的計算區(qū)域。3 . 選擇求解器，物理模型選擇求解器，物理模型DefineModel-Solver保持缺省值。DefineModel-Energy打開能量方程，設計到溫度計算。DefineModel-Vi

7、scous4 . 定義材料屬性定義材料屬性DefineMaterials流體材料中包含air，不另需定義定義固體材料：chip,board在Materials面板中Material Type 下拉菜單中選擇 solid，在Name中輸入board, 刪除Chemical Formula中的內(nèi)容，將Thermal Conductivity 設置為0.1；點擊Change/Create按扭，在彈出的菜單中選擇 No.同樣創(chuàng)建材料 chip5 . 定義邊界條件定義邊界條件DefineBoundary Conditions指定流體區(qū)域材料類型在Boundary Conditions面板中,Zone下面

8、選擇fluid,然后在Type一側(cè)選擇fluid，點擊Set按扭,在彈出的Fluid面板中選擇Material Name 為air（實際默認正確）。指定固體區(qū)域材料類型在Boundary Conditions面板中,Zone下面選擇board,然后在Type一側(cè)選擇solid，點擊Set按扭,在彈出的Solid面板中選擇Material Name 為board（實際默認正確）。同樣指定chip材料類型指定chip的熱生成在Solid面板中,勾選Source Terms，然后選擇Source Terms菜單，點擊Edit，進入Energy面板，將數(shù)值設為1，菜單將擴展開來，從下拉選項中選擇con

9、stant, 然后將前面數(shù)值設定為904000，然后確認OK。指定速度入口條件在Boundary Conditions面板中,Zone下面選擇inlet,確認Type下為velocity-inlet,點擊Set進入到Velocity-inlet面板中，在velocity specification method右邊選擇Magnitude and Direction, 菜單展寬。在Velocity Magnitude后面輸入1, 在x-Componen of Flow Direction后面輸入1，其他方向保持為0。表示air流體沿x方向以1m/s的大小流動。選擇Thermal 菜單將Tempe

10、rature設定為298K。指定壓力出口條件指定symmetry條件在Boundary Conditions面板中,Zone下面選擇board-symm,確認Type下為symmetry;同樣對chip-symm, fluid-symm, sym-1, sym-2進行確認，不需要另外設置。指定模型跟外部氛圍的換熱條件在Boundary Conditions面板中,Zone下面選擇 top-wall,確認Type下為wall;點擊Set進入wall面板，選擇Thermal 菜單，在Thermal Conditions下選擇Convection，設置Heat Transfer Coefficien

11、t 為1.5，F(xiàn)ree Stream Temperature為298。top-wall：模型Y向最頂部跟周圍氛圍的換熱條件，其材料默認為鋁。board-bottom：模型Y向最小面跟周圍氛圍的換熱條件在Boundary Conditions面板中,Zone下面選擇 board-bottom,確認Type下為wall;點擊Set進入wall面板，選擇Thermal 菜單，在Thermal Conditions下選擇Convection，設置Heat Transfer Coefficient 為1.5，F(xiàn)ree Stream Temperature為298。將Material Name下的選項選擇

12、為board.指定與chip相關的邊界條件在Boundary Conditions面板中,Zone下面選擇 chip-bottom,確認Type下為wall;點擊Set進入wall面板，選擇Thermal 菜單，在Thermal Conditions下選擇默認為Coupled,將Material Name下的選項選擇為chip.1chip-bottom2chip-side指定與board相關的邊界條件board-sideboard-top5 . 求解設置求解設置Solve-Control-Solution保持默認設置 Solve-Initialize-Initialize1432從Comput

13、e From下拉項中選擇inlet,然后依次點擊init，進行初始化, Apply, Close進行初始化Solve-Monitors-Residual設置收斂標準勾選Plot在計算迭代過程中，能直接對收斂過程 進行監(jiān)測。默認的標準能滿足當前問題的精度6 . 求解迭代求解迭代Solve-Iterate在Iterate面板中設置Number of iterate 300 次，然后點擊Iterate, 進行計算。監(jiān)測殘差曲線Residual 各監(jiān)測曲線都達 到設定的收斂標準。Fluent窗口中 顯示達到收斂后處理后處理1.顯示chip附近的溫度分布2.顯示z=0平面的溫度分布3.創(chuàng)建速度矢量圖創(chuàng)建

14、y=0.25inch的平面Surface-Iso-Surface123451.在Surface of constant下面選擇Grid;2.選擇Y-Coordinate;3.點擊Compute,將會顯示Y值的最小、最大值；4.在Iso-Value下輸入 0.25;并命名為y=0.25;5.點擊Create創(chuàng)建平面Display-Vectors. Select y=0.25 從 the Surfaces list； Enter 3.8 for the Scale； Enable Draw Grid in the Options group box，將彈出Grid Display菜單，選擇Face從Options中，隨后從Surfaces下面選擇board-top,chip-side,接著點擊Colors按扭，進入Grid Colors菜單，按圖進行設定。點擊點擊Vector面板下的面板下的ApplyDisplay- Views. Display- Options. 從Mirror Planes選擇chip-symm勾選Light On最后效果圖最后效果圖附：附：考慮考慮chip