本案例演示利用CFX计算同心圆管内自然对流。

注：本案例数据来自ANSYS CFD验证案例VMFL009。

1 问题描述

• 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.

案例几何如图所示。两个同心圆管，其中内管半径17.8 mm，温度373K，外管半径46.25 mm，温度327 K。

两管道间的环形空间内介质粘度2.081e-5 kg/m-s，比热1008 J/kg-K，热传导系数0.02967 W/m-K，密度考虑为理想气体。研究管道竖直轴线上速度分布（图中的Top与Bottom）

2 CFX设置

• 启动CFX，如下图所示设置Work Directory，点击按钮CFX-Pre启动CFX

• 点击工具栏按钮New Case打开设置对话框，选择General项，点击按钮OK新建Case

2.1 导入计算网格

• 选择菜单Edit → Options…打开设置对话框

• 选择菜单File → Import → Mesh…打开文件选择对话框

• 如下图所示选择网格文件EX06.cas，点击OK按钮导入网格文件

导入模型如图所示。

2.2 材料编辑

• 双击模型树节点Air Ideal Gas打开材料属性编辑面板

• 如下图所示修改材料参数

2.3 计算区域设置

• 鼠标双击模型树节点Default Domain打开区域设置面板

进入Basic Settings标签页，如下图所示设置Material为Air Ideal Gas，并指定重力加速度为Y轴负方向

• 进入Fluid Models标签页，设置Heat Transfer Option为Thermal Energy，指定湍流模型为None(Laminar)，点击OK按钮关闭面板

2.7 边界条件设置

1、对称边界

• 如下图所示插入边界

• 指定边界名称为sym

• 设置对称边界的位置，如下图所示

2、边界InWall

• 创建壁面边界InWall，指定其位置，如下图所示

-

3、outwall

• 创建边界outwall，如下图所示指定其类型及位置

-

4、botSym

• 创建对称边界botsym，如下图所示

5、topSym

• 相同方式创建对称边界topsym，如下图所示

2.8 设置求解控制参数

• 鼠标双击模型树节点Solver Control弹出参数设置面板

• 指定最小迭代次数1，最大迭代次数为250，如下图所示

2.9 求解计算

• 点击工具栏按钮Define Run

• 软件会自动打开求解管理器。

2.10 求解计算

• 如下图所示设置并行计算参数，指定CPU数量，点击按钮Start Run开始求解计算

• 计算完毕后如下图所示，选中选项Post-Process Results，点击OK按钮打开CFD-Post进行后处理

3 计算结果

• 温度分布如图所示

• 经过对称处理后的温度分布如图所示

• 选择菜单项Insert → Location → Polyline打开设置面板，如下图所示创建多段线Polyline1

• 显示线上温度分布，并与实验值进行比较，如下图所示

---

相关文件：

https://pan.baidu.com/s/17vRxAs3OCP0OI10Udxx-1g 
提取码：y8qe

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道