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OF 14 如何求解不可压缩对流传热

对于不可压缩流体对流传热,可能存在以下场景:

  • 自然对流/浮力驱动传热。如暖通 HVAC、空腔自然对流
  • 强制对流/被动标量传热。此时速度场已知或单独求解,温度作为被动标量
  • 常规的不考虑流体密度变化条件下的强制对流传热

OpenFOAM 14 中已废弃了旧版独立的 buoyantBoussinesqSimpleFoam / buoyantBoussinesqPimpleFoam 等求解器,改用模块化求解器 + foamRun 驱动的新架构。

1. 自然对流/浮力驱动传热

通常使用 fluid 模块(对应旧版的 buoyantBoussinesq 系列)。

  • fluid 模块继承 isothermalFluid,内部用 fluidThermo 求解能量方程(温度场 T),并通过 buoyancy 模型处理浮力(p_rgh 压力)。
  • 验证依据:fluid/fluid.C 中构造了 thermophysicalTransport 并求解焓/温度方程;isothermalFluid.H 中含 buoyancy 与 p_rgh
  • 官方教程案例 tutorials/fluid/hotRoomtutorials/fluid/buoyantCavity 的 controlDict 均为 solver fluid;,且 0/ 目录下存在 T 文件。
  • 使用方式:在算例中设置 constant/thermophysicalProperties0/T,传热通过速度场 U 对流 + 湍流热扩散实现。

2 强制对流/被动标量传热

可以使用 incompressibleFluid + scalarTransport 函数对象(scalarTransportFoam)。

  • incompressibleFluid 模块本身只求解 p/U(等温,不含能量方程)。
  • 对流传热通过 functionObjects/solvers/scalarTransport 求解 T 的对流-扩散方程。
  • 使用方式:在 system/functions  中加入 scalarTransport 字典。

3 强制对流传热

可以直接使用 fluid 模块,不考虑流体可压缩性,可以在流体介质属性中,使用以下状态方程之一(其 incompressible==true):

状态方程
incompressible
说明
rhoConst
true
密度恒为常数(最纯粹的不可压缩)
Boussinesq
true
浮力自然对流专用,密度随 T 线性变化但动量方程用 const rho,浮力项单独处理
incompressiblePerfectGas
true
rho 仅随 T 变(如低温气体)
icoPolynomial/icoTabulated
true
密度随 T 查表/多项式

注:本文信息由AI从OpenFOAM 14源代码中获取。正确性需自行甄别。


(完)

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《OF 14 如何求解不可压缩对流传热》
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