ANSYS Fluent非结构网格数值计算及后处理：换热器仿真

读入网格

Step1、打开FLUENT

   双击FLUENT软件。
Step2、定义求解器参数

   在Dimension栏选择3D求解器，其余保持默认设置，单击OK按钮。
Step3、读入网格

   选择 File  →Read→Mesh，选择ANSYS ICEM CFD非结构体网格生成实例——换热器中生成的网格。

https://blog.csdn.net/weixin_48615832/article/details/115179953
Step4、定义网格单位

   选择Problem Setup→General→Mesh→Scale，在Scaling栏选择Convert Units，并在Mesh Was Created In下拉列表框中选择m，单击Scale将网格长度单位定义为m，单击Close按钮关闭。
Step5、检查网格

   选择Problem Setup→General→Mesh→Check，Minimum Volume应大于0。
Step6、网格质量报告

   选择Problem Setup→General→Mesh→Report Quality，查看网格质量详细报告。
Step7、显示网格

   选择Problem Setup→General→Mesh→Display，弹出Mesh Display面板的Surface文本框内为 边界 名，与ICEM中定义的Part名一一对应。单击Display按钮，在FLUENT内显示网格。

定义求解模型

Step8、定义求解器参数

   选择Problem Setup→General→Solve，求解器参数采用默认设置，选择三维基于压力稳态求解器。

Step9、定义湍流模型和能量模型

   选择Problem Setup→ Models  →Viscous-Laminar，在弹出的Viscous model面板中勾选Laminar层流模型，单击OK按钮关闭。

   选择Problem Setup→Models→Energy-Off，单击Edit，在弹出的对话框中勾选Energy Equations，单击OK按钮确定。

   注意：该问题为流动传热问题，因此勾选Energy Equation。
Step10、定义材料

   选择Problem Setup→Materials，选择Fluid并单击Create/Edit，在弹出对话框中单击FLUENT Database，在FLUENT材料数据库选择water-liquid，单击Change/Create创建材料。

定义边界条件

Step11、定义FLUID_COLD的材料

   选择Ploblem Setup→Cell Zone Conditions，在Zone栏选择fluid_cold，在Type下拉列表框中选择fluid，单击Edit按钮，在弹出对话框的Material Name下拉列表框中选择Step10定义的water-liquid，其余采用默认设置，单击OK按钮确定。采用相同的方法定义FLUID_HEAT的材料为water-liquid。
Step12、定义边界条件
1）定义冷水入口

   选择Ploblem Setup→Boundary Conditions，在Zone栏选择c_in，在Type下拉列表框中选择pressure-inlet，单击Edit按钮弹出Pressure Inlet面板，设置Gauge Total Pressure=1000Pa、Supersonic/Initial Gauge Pressure=800Pa、Total Temperature=273K，单击OK按钮确定。

2）定义热水入口

   采用上一步的方法，按照Gauge Total Pressure=20000Pa、Supersonic/Initial Gauge Pressure=10000Pa、Total Temperature=373K定义热水入口h_in。
3）定义冷水入口

   选择Ploblem Setup→Boundary Conditions，在Zone栏选择c_out，在Type下拉列表框中选择pressure-outlet，单击Edit按钮弹出Pressure Outlet面板，定义Gauge Pressure=0Pa、Backflow Total Temperature=300K。采用相同的方法和参数定义h_out。
4）定义壁面

   选择Ploblem Setup→Boundary Conditions，在Zone栏选择wall_pipe，在Type下拉列表框中选择wall，单击Edit按钮弹出Wall面板，在Thermal标签栏的Thermal Conditions栏勾选Coupled，单击OK按钮确定。采用相同的方法定义wall_pipe-shadow。


   注意：冷水域（FLUID_COLD）和热水域（FLUID_HEAT）生成网格时均使用了名为wall_pipe的边界，因此当计算网格导入FLUENT后，wall_pipe边界会被分割为wall_pipe何wall_pipe-shadow，其中一个从属冷水域，一个从属于热水域。
5）定义其余壁面

   选择Ploblem Setup→Boundary Conditions，在Zone栏选择wall_in，在Type下拉列表框中选择wall，单击Edit按钮弹出Wall面板，在Thermal标签栏定义Heat Flux =0W/m²，单击OK按钮定义绝热壁面。采用相同的方法和参数定义wall_out。

初始化和计算

Step13、定义求解器控制参数

   选择Solution→Solution Method，在Pressure-Velocity Coupling Scheme栏选择SIMPLE，在Momentum下拉列表框中选择First Order Upwind，其余采用默认设置。

Step14、定义松弛因子

   选择Solution→Solution Controls，采用默认设置。

Step15、定义监视器

   选择Solution→Monitors，选择Residuals-Print，单击Edit定义各项残差值为1×10^-6，单击OK按钮确定。在Surface Monitors栏单击Create，在Surface Monitor面板勾选Plot，在Report Type下拉列表框中选择Area-Weight Average，在Field Variable栏选择Static Temperature，在Surface栏选择c_out，监测计算过程中冷水出口温度变化情况，单击OK按钮确定。

Step16、初始化流场

   选择Solution→Solution Initialization，在Initialization Method栏选择Hybrid Initialization，单击Initialize初始化流场。
Step17、迭代计算

   选择Solution→Run Calculation，在Number of Iterations文本框中输入2000，定义最大求解步数，单击Calculate开始计算。
Step18、计算结果

   监视器中各参数变化情况如下图所示。计算后换热器内部流场分布情况如图所示。

保存计算结果并退出

执行File→Write→Case&Data命令，保存案例文件和计算结果。

   退出FLUENT。单击FLUENT界面右上角的×（关闭）按钮，在弹出的Warning 对话框中，单击OK按钮，退出FLUENT。
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