Fluent隱藏指令和縫翅片管翅式換熱器翅片側(cè)換熱表面換熱流動性能的數(shù)值模擬

1、開fluent中設(shè)置了一些隱藏模型，普通的用戶界面是沒有相關(guān)選項的，必須用相關(guān)命令開啟。以下為部分隱藏模型的開啟方法：1.并行模式（僅適用于單機多核情況）在windows“開始/運行”中輸入“fluent 2d -t2”，其中“2d”表示2d求解器，"t2"表示用兩個核心進行并行計算。需要注意的是，有的機器需要在“開始/運行”中輸入fluent的完整路徑，比如“C:Fluent.Incntbinntx86fluent 2d -t2”。2.大渦模擬在fluent界面中輸入命令“（rpsetvar les-2d? #t)”，然后按回車就行了。需要注意的是括號不能少，另外好像是需

2、要手動輸入的，直接粘貼的話有可能不行。3.低雷諾數(shù)模型首先選中k-e模型，然后在fluent界面中輸入“de/mo/v/t”，回車。此時會出現(xiàn)三個模型選項，然后輸入“l(fā)ow"，回車，輸入“y”，回車。這樣你在k-e模型下就發(fā)現(xiàn)多了個低雷諾數(shù)選項。另外兩個專家模型，大家有興趣的話也可以研究一下。4.電磁流體模型讀入你的case，然后在fluent界面中輸入“de/mo/add”，回車，此時出現(xiàn)5個隱藏模型選項，選擇第一個就是mhd模型了。需要注意的是只有先讀入cas之后，才能調(diào)出該模型。5.網(wǎng)格修補fluent讀入網(wǎng)格時，特別是針對gridgen等第三方網(wǎng)格，有的時候會出現(xiàn)left h

3、andness的情況。在fluent界面中輸入“gr/mo/re-fa-ha”，回車。據(jù)說進行上述操作之后就有可能修復(fù)left handness的問題。（不過我一次都沒修復(fù)成功過）?？p翅片管翅式換熱器翅片側(cè)換熱表面換熱流動性能的數(shù)值模擬發(fā)表時間：2008年3月7日 | 來源：本文網(wǎng)址： 趙震 李光熙 西安交通大學熱工教研室 摘要 本文對由表面開縫翅片組成的管翅式換熱器翅片側(cè)換熱表面在層流情況下的換熱和阻力性能進行了數(shù)值模擬。計算模型網(wǎng)格生成采用商用軟件gambit，數(shù)值計算采用商用軟件FLUENT。對開縫翅片在不同流體進口流速情況下的換熱和阻力特性進行了比較，同時得到了有關(guān)情況下翅片表面換熱和

4、阻力特性的規(guī)律性結(jié)果。 關(guān)鍵詞 開縫翅片,管翅式換熱器 1.引言 管翅式換熱器常用于制冷、空調(diào)行業(yè)中有空氣或其他液體介質(zhì)存在的換熱場合。這種換熱器一般換熱較強的介質(zhì)在管內(nèi)流動，殼側(cè)熱阻比較大，所以常常是傳熱過程強化的首選目標，通常的做法是在空氣側(cè)（殼側(cè)）加翅片，改變翅片的幾何形狀和幾何尺寸。因此，對于管翅式換熱器中由不同的翅片組成的換熱表面的換熱及阻力性能進行研究，具有十分重要的意義。但是采用實驗的方法，設(shè)備復(fù)雜且往往成本較高，因而采用數(shù)值計算的方法來模擬其流動和換熱情況越來越受到人們的重視1-3。而開縫翅片又是各種強化換熱翅片中很重要的一種類型4，所以對于表面開縫翅片組成的管翅式換熱器翅片側(cè)

5、換熱表面換熱流動性能進行數(shù)值模擬有著很重要的意義。本文的目的旨在通過數(shù)值模擬給出在一種由開縫翅片組成的管翅式換熱器的換熱表面的流動和換熱規(guī)律，對新型翅片的開發(fā)和換熱器的設(shè)計提供幫助。 2.物理問題及數(shù)學描寫 對于一種平翅片換熱器（在本文中取兩排翅片管），考慮到問題的對稱性，取如圖中陰影所示的部分為計算區(qū)域。在此平翅片的基礎(chǔ)上進行不同數(shù)目的開縫，得到本文所研究的開縫翅片（圖1）。 圖1 物理問題示圖（單位mm） 本文中計算的為三維穩(wěn)態(tài)層流常物性強制對流模型，其的數(shù)學描寫如下： (1) (2) 不同變量在方程中(2)的具體形式如表1所示： 表1 方程(2)中的 及   u方程 u v方程

6、 v w方程 w 能量方程 T   表1 方程(2)中的 及 在計算時，方程對流項采用二階迎風格式。此功能在FLUENT中通過solve->controls >solution對話框?qū)崿F(xiàn)。 對開縫翅片進行計算時，進口流速及溫度均勻。容積兩側(cè)除翅片管外壁以外均為對稱邊界條件，上下表面、翅片管外壁以及開縫時沖出的小面均為恒定壁溫。以上邊界條件均在gambit中實現(xiàn)。需要注意的是：在這種情況的數(shù)值模擬中，用到了周期性邊界條件，即換熱器中每一片翅片的幾何形狀都是完全一樣的，這樣，在開縫處就可以在垂直方向以周期性邊界條件定義，開縫面定義為流體，由于定義為周期性邊界條件的目標（本文中

7、為垂直于來流方向的不同小面）要求均為成對且網(wǎng)格生成完全一致，故先將需要定義的目標在gambit中 link faces for mesh，生成網(wǎng)格后后成對定義，再讀入FLUENT中。此功能在用FLUENT和gambit軟件生成網(wǎng)格時實現(xiàn)。對圖1中所示的開縫翅片生成如圖2的計算網(wǎng)格。 圖2 開縫翅片生成網(wǎng)格示意圖 3.有關(guān)準則數(shù)的定義 本文中Reynolds數(shù)、Nusselt數(shù)和阻力系數(shù)f的定義如下： （3） （3）式中各變量的意義如下： um 計算容積內(nèi)沿流動方向最窄截面的流速 d3 翅片管外徑 va 空氣的運動粘性系數(shù) ho 管外換熱系數(shù) Q 恒壁溫表面換熱量 Tw 壁面溫度 Tm 空氣進出

8、口平均溫度 S 換熱面積 ka 空氣導(dǎo)熱系數(shù) p 進出口壓降 a 空氣密度 L 計算容積沿流速方向的長度 t取對數(shù)平均溫差，即 ，其中 ， 4.計算結(jié)果及分析 本文計算中流體為空氣，進口溫度為303K,速度由0.5m/s逐漸增加到10m/s。翅片上下表面、翅片管外壁取313K。 1）不同流速下開縫翅片傳熱特性的比較 保持翅片幾何形狀不變，改變流體進口流速，其傳熱性能結(jié)果如圖4所示。從結(jié)果可以看出，流速的改變對于換熱性能的影響是比較明顯的，在均為層流的情況下，隨著流速的增加，換熱性能明顯的提高，同0.5m/s相比，在流速達到10m/s時增幅達到原來的4倍左右。 換熱特性擬合曲線： 圖4 開縫翅片

9、的換熱特性 2）不同流速下開縫翅片阻力特性的比較 保持翅片幾何形狀不變，改變流體進口流速，其阻力性能結(jié)果如圖5所示。從結(jié)果可以看出，流速的改變對于阻力性能的影響是比較明顯的，在均為層流的情況下，隨著流速的增加，阻力系數(shù)有所降低。 阻力特性的擬合曲線為： 圖5開縫翅片的阻力特性 3）計算后的溫度和壓力分布圖 在計算中，考核計算結(jié)果的正確與否，還可以通過查看特性參數(shù)的分布圖。對于換熱特性和阻力特性，溫度場和壓力場的分布是很重要的參考依據(jù)。圖6和給出了進口流速為9m/s時翅片沿流動方向的溫度和壓力分布圖。 圖6 溫度場和壓力場 5 結(jié)論      

10、本文采用數(shù)值計算的方法，采用商用軟件gambit和fluent，計算了一種由開縫翅片組成的管翅式換熱器翅片側(cè)的流動換熱和阻力特性，發(fā)現(xiàn)隨著流速的增加，換熱性能增加，阻力系數(shù)減小。使用fluent和gambit軟件，可以比較方便的對計算模型生成網(wǎng)格，定義特殊邊界條件及計算，還可使用fluent輸出所需要的圖形。 參考文獻 1. Shah R K, Heikal M R. Progress in the numerical analysis of compact heat exchanger surfaces. Advances in Heat Transfer, 2001, 34:363-442

11、(N) 2. Atkinson K N, Drakaulie R, Heikal M r, Cowell T A. Two and three dimensional numerical models of flow and heat transfer over louver fin arrays in compact heat exchanger. Int J heat Mass transfer, 1998, 41:4063-4080 3. Jang J Y, Chen L K. Numerical analysis of heat transfer and fluid flow in a three-dimensional wavy-fin and tube heat exchanger. Int J Heat Mass transfer, 1997, 22, 302-312 4. Jeom-Yul Yun, Kwan-Soo Le