4

Fluent设置

• 双击A4单元格进入Fluent模块

Step 1：General设置

• 双击模型树节点General，右侧面板中设置激活选项Gravity，并设置重力加速度为(0 -9.81)

Step 2：Models设置

激活能量方程与Realizable k-epsilon湍流模型。

• 右键选择模型树节点Models > Energy，点击弹出菜单项On激活能量方程

• 右键选择模型树节点Viscous，点击弹出菜单项Models → Realizable k-epsilon，激活Realizable k-epsilon湍流模型

Step 3：Materials设置

设置air为理想气体，并且修改固体材料热力学参数。

• 双击模型树节点Materials > Fluid > air，弹出材料参数设置对话框

• 设置Density为ideal-gas，其他参数保持默认设置，点击Close按钮关闭对话框

提示：模拟自然对流时，常将流体密度设置为ideal-gas，可以考虑流体的可压缩性及流体受温度的影响。

• 双击模型树节点Materials > Fluid > aluminum，弹出材料参数设置对话框，设置Density为2800 kg/m3，设置Cp为800 j/kg-k，设置Thermal Conductivity为180 w/m-k，点击按钮Change/Create修改材料参数

• 点击Close按钮关闭对话框

Step 4：Cell Zone Conditions

确保两个区域对应的材料正确。流体区域fluid材料为air，固体区域solid对应的材料为aluminum。

• 双击模型树节点Cell Zone Conditions> fluid，弹出区域设置对话框，设置Material Name为air，其他参数保持默认设置，点击OK按钮关闭对话框

• 双击模型树节点Cell Zone Conditions> fluid，弹出区域设置对话框，设置Material Name为aluminum，其他参数保持默认设置，点击OK按钮关闭对话框

Step 5：Boundary Conditions

边界条件中需要设置流体域的两条竖直边，以及固体域的底部边界。

• 右键选择模型树节点Boundary Conditions > wall_vertical，点击弹出菜单Edit…打开边界条件设置对话框

• 切换至Thermal标签页，设置Thermal Conditions为Temperature，并设置Temperature为293 K，其他参数保持默认设置，点击OK按钮关闭对话框

• 右键选择模型树节点Boundary Conditions > solid_bottom，点击弹出菜单Edit…打开边界条件设置对话框

• 切换至Thermal标签页，设置Thermal Conditions为Temperature，并设置Temperature为343 K，其他参数保持默认设置，点击OK按钮关闭对话框

Step 6：Operating Conditions

• 双击模型树节点Boundary Conditions，点击右侧面板按钮Operating Conditions…打开操作条件设置对话框

• 激活选项Specified Operating Density

• 设置Operating Density为0

• 其他参数保持默认设置，点击OK按钮关闭对话框

Step 7：Mesh Interface设置

在此设置流体域与固体域之间的耦合面。

• 双击模型树节点Mesh Interface，弹出交界面定义对话框

• 选中Unassigned Interface Zones列表框中的所有列表项，设置Interface Name Prefix为int，点击按钮Auto Create自动创建交界面

提示：此功能为Fluent新版本所提供，低版本用户请手动创建interface。

• 鼠标选中列表框中创建的交接面int:01，点击下方按钮Edit…，弹出设置对话框

• 在弹出的Edit Mesh Interfaces对话框中，激活选项Coupled Wall，点击按钮Apply设置该分界面为耦合面

注意：在共轭传热问题中，设置分界面为耦合面非常重要。

Step 8：Method设置

• 双击模型树节点Methods，右侧面板中设置Scheme为Coupled，激活选项Pseudo Transient、Warped-Face Gradient Correction，其他参数保持默认设置

Step 9：Initialization

• 右键选择模型树节点Initialization，点击弹出菜单项Initialize进行初始化计算

Step 10：Run Calculation

• 双击模型树节点Run Calculation，右侧面板中设置Number of Iterations为5000，点击按钮Calculate进行计算

计算在大约500步收敛到1e-3，在约890步收敛到1e-5。

• 关闭Fluent，返回至Workbench工作界面

5

计算后处理

• 双击A6单元格进入CFD-Post模块，在CFD-Post中查看温度分布，如下图所示。关于CFD-Post后处理过程这里不再赘述。

6

Star CCM+计算情况

按照STAR CCM+实例文档中的步骤设置完毕进行计算，残差曲线如下图所示 。

默认的1000步计算完毕，仍未收敛到1e-4，但计算结果与Fluent保持一致。哎，STAR CCM+的残差收敛曲线是真的不忍直视。

（本案例到此结束）

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道