同心环形区域内的自然对流

一

案例介绍

该案例模拟了同心环形区域内的自然对流。内壁保持的温度比外壁更高，从而引发浮力诱导的环流。

几何尺寸	材料参数	边界条件
外圆半径为46.25 mm 内圆半径为17.80 mm	密度：不可压缩理想气体 黏度：2.081×10^-5 kg/m-s 比热：1008 J/kg-k 导热系数：0.02967 W/m-k	内壁温度为373 K 外壁温度为327K

二

进行模型网格划分

▼此处我们采用了四边形网格，网格数量为1200。

三

Fluent设置

▼ 打开Setup，弹出Fluent登录界面进行设置，这里我们选用2D打开。

3.1General设置

▼ 这里我们采用稳态方式来进行求解，默认选用Steady，勾选Gravity，将Y设置为-9.81。

3.2Models设置

▼ 因为本案例是层流流动，计算模型默认为Laminar。因为有自然对流及温度变化，需要打开能量方程，勾选Energy Equation。

3.3边界条件设置

▼ 双击wall-3，切换到Thermal，将温度设置为373 K。

▼ 双击wall-4，切换到Thermal，将温度设置为327 K。

3.4Materials设置

▼ 打开air，将密度设置为不可压缩理想气体(incompressible-ideal-gas)，将比热设置为1008，其他按图中设置。

3.5Methods设置

▼ 双击Methods，在Scheme中选中SIMPLES，其他按图中设置。

3.6Controls设置

▼ 按图中数值设置模拟中的松弛因子。

3.7Run Calculation设置

▼ 这里我们设置300步进行迭代计算。

四

CFD-POST后处理

▼ 得到如下温度云图。

▼ 在模拟求解值与实验值下对比计算域底部对称轴位置的温度值。

参考文献：

T.H. Kuehn, R.J. Goldstein, “An Experimental Study of Natural Convection Heat Transfer in Concentric and Eccentric Horizontal Cylindrical Annuli”, Journal of Heat Transfer, Vol 100, pp. 635-640, 1978.

读书笔记

FLUENT采用“焓－多孔度（enthalpy-porosity）”技术模拟流体的固化和熔化（Solidification/Melting）过程。在流体的固化和熔化问题中，流场可以分成流体区域、固体区域和两者之间的糊状区域。“焓－多孔度”技术采用的计算策略是将流体在网格单元内占有的体积百分比定义为多孔度（porosity），并将流体和固体并存的糊状区域看作多孔介质区进行处理。在流体的固化过程中，多孔度从1降低到0；反之，在熔化过程中，多孔度则从0升至1。“焓－多孔度”技术通过在动量方程中添加汇项（即负的源项）模拟因固体材料存在而出现的压强降。

艺痴必精

没错，就是我

2019.02.03