用Fluent做多孔介质传热模拟，核心在于正确设置区域属性和选择热模型。在Cell Zone Conditions中勾选Porous Zone后，除了输入黏性与惯性阻力系数，还必须激活能量方程。有效导热系数会按孔隙率加权流体与固体相来计算，各向异性情况则需指定导热矩阵。

若流体与固体温差较小，可采用热平衡模型，直接定义有效导热系数即可。若存在高速流动或强热源，则需切换至非平衡模型，该模型会分别求解流体与固体的能量方程，并需要输入相间换热系数，操作相对更复杂。

此外，需注意多孔介质对湍流的抑制作用，层流时可考虑将湍流黏度置零。求解时应重点监测进出口温度及能量残差，确保热量与质量守恒，从而获得可靠的模拟结果。

1 问题描述

金属模型如下图所示。

铝质泡沫散热器(63.4mm×63.4mm×50.8mm，图片尺寸对称)安装在外壳的受热表面上，考虑空间中的温度分布。

2 Fluent设置

• 以 3D、double-precision启动Fluent
• 读取计算网格metal-foam-hs.msh.gz

计算模型如下图所示。

2.1 Models设置

• 激活能量方程
• 
• 采用层流计算

2.2 Materials

• 修改材料air的属性，密度采用Boussinesq假设
• 

注：对于理想气体，热膨胀系数等于1/T。本案例中参考温度293.15，因此热膨胀系数为1/293.15=0.003411。对于层流流动，精确的热导率及粘度极为重要。

Boussinesq假设采用下式计算密度：

2.3 操作条件设置

• 如下图所示设置操作条件，注意确认操作温度为293.15 K
• 

注：本案例采用Boussinesq假设，因此操作密度无需设置。

2.4 边界条件设置

1、wall_hot设置

• 设置壁面温度为368.15 K
• 

2、wall_sides及wall_top设置

• 同时选择wall_sides及wall_top，点击弹出菜单项Multi Edit…设置边界
• 
• 设置换热系数为8 w/m2-k，设置环境温度293.15 k，如下图所示
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2.5 区域设置

• 设置区域fluid-porous为多孔介质，并指定多孔介质参数，如下图所示
• 
  

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