利用FLUENT軟件模擬流固耦合散熱實例培訓(xùn)資料

利用FLUENT軟件(ruǎnjiàn)模擬流固耦合散熱實例第一頁，共53頁。摘要Gambit創(chuàng)建(chuàngjiàn)模型FLUENT計算及后處理第二頁，共53頁。Gambit創(chuàng)建(chuàngjiàn)模型創(chuàng)建幾何模型劃分(huàfēn)網(wǎng)格指定邊界條件第三頁，共53頁。Circuitboard(externallycooled)k=0.1W/m?Kh=1.5W/m2?KT∞=298KAirOutletAirinletV=0.5m/sT=298KElectronicChip(onehalfismodeled)k=1.0W/m?KQ=2WattsTopwall(externallycooled)h=1.5W/m2?KT∞=298KSymmetryPlanes問題(wèntí)描述ChipBoardFluid第四頁，共53頁。創(chuàng)建計算(jìsuàn)區(qū)域1.①②③④⑤⑥第五頁，共53頁。2.創(chuàng)建(chuàngjiàn)一個plane來分割volume1創(chuàng)建(chuàngjiàn)board區(qū)域第六頁，共53頁。移動plane到適當(dāng)(shìdàng)位置，對volume1進行split將創(chuàng)建(chuàngjiàn)的plane沿Y向上平移0.13.4.用平移(pínɡyí)后的plane對volume1進行split第七頁，共53頁。5.創(chuàng)建(chuàngjiàn)chip體6.移動(yídòng)chip體到具體位置第八頁，共53頁。7.用體相分割(fēngē)，得到流體區(qū)域Volume2Volume2Volume3Volume2

splitwith

volume3第九頁，共53頁。劃分(huàfēn)網(wǎng)格1.將chip邊劃分(huàfēn)為15*7*44715第十頁，共53頁。2.劃分(huàfēn)其他邊的網(wǎng)格Board沿Y向邊：4Board沿Z向邊：8Fluid沿Y向邊：16沿X方向(fāngxiàng)長邊：100劃分(huàfēn)數(shù)：4441001001616161688第十一頁，共53頁。3.劃分(huàfēn)體的網(wǎng)格選擇(xuǎnzé)所有體第十二頁，共53頁。指定(zhǐdìng)邊界條件1。隱去網(wǎng)格，便于(biànyú)操作第十三頁，共53頁。2。指定(zhǐdìng)速度入口InletVelocity_inlet第十四頁，共53頁。3。指定(zhǐdìng)壓力出口OutletPressure_outlet第十五頁，共53頁。4。指定(zhǐdìng)board-side為wall類型Board-sidewall第十六頁，共53頁。5。指定(zhǐdìng)board上的對稱面BoardsymmSym-1邊界(biānjiè)類型條件都為symmetry第十七頁，共53頁。6。指定(zhǐdìng)board上的上下面邊界條件類型wallBoardtopBoardbottom第十八頁，共53頁。7。指定(zhǐdìng)chip上的邊界條件類型ABFCDGEHChip邊界(biānjiè)類型：與board接觸(jiēchù)的面BCDE:chip-bottom---wall與流體接觸(jiēchù)的4個面:chip-side----wall（ABCH,CDGH,DEFG,AHGF)面ABEF:chip-symm--symmetry第十九頁，共53頁。8。指定fluid區(qū)域(qūyù)上的邊界條件類型fluid-symmSym-2ADCBFluid區(qū)域(qūyù)的頂面ABCDwall第二十頁，共53頁。9。指定區(qū)域(qūyù)類型指定流體區(qū)域(qūyù)指定固體區(qū)域(qūyù)123綠色(lǜsè):fluid紅色（chip）:solid紫色（board）:solid第二十一頁，共53頁。10。輸出(shūchū)網(wǎng)格12在FileName中自定義名稱(míngchēng)然后Accept網(wǎng)格成功(chénggōng)輸出第二十二頁，共53頁。FLUENT計算(jìsuàn)及后處理讀入mesh文件選擇物理模型(móxíng)定義材料屬性指定邊界條件初始化設(shè)置求解器控制設(shè)置收斂監(jiān)視器計算后處理第二十三頁，共53頁。1.FLUENT讀入網(wǎng)格(wǎnɡɡé)①②File----Read----Case選擇剛從Gambit中輸出(shūchū)的網(wǎng)格文件(.msh文件)③Grid----Check檢查網(wǎng)格質(zhì)量(zhìliàng)，確定最小體積大于0此數(shù)值大于0啟動3D-FLUENT第二十四頁，共53頁。2.確認(rèn)(quèrèn)計算域大小Grid----Scale①②在Gambit中是以m為單位(dānwèi)建模在ScaleGrid菜單中，選擇(xuǎnzé)Gridwascreatedininch,點擊changelengthunits,然后再點擊Scale,得到正確大小的計算區(qū)域。第二十五頁，共53頁。3.選擇求解器，物理(wùlǐ)模型①Define—Model--Solver保持(bǎochí)缺省值。②Define—Model--Energy打開能量方程，設(shè)計(shèjì)到溫度計算。③Define—Model--Viscous第二十六頁，共53頁。4.定義材料(cáiliào)屬性①Define—Materials流體材料中包含(bāohán)air，不另需定義②定義(dìngyì)固體材料：chip,board在Materials面板中MaterialType

下拉菜單中選擇solid，在Name中輸入board,刪除ChemicalFormula中的內(nèi)容，將ThermalConductivity

設(shè)置為0.1；點擊Change/Create按扭，在彈出的菜單中選擇No.同樣創(chuàng)建材料chip第二十七頁，共53頁。5.定義(dìngyì)邊界條件①Define—BoundaryConditions指定流體區(qū)域(qūyù)材料類型在BoundaryConditions面板中,Zone下面(xiàmian)選擇fluid,然后在Type一側(cè)選擇fluid，點擊Set按扭,在彈出的Fluid面板中選擇MaterialName為air（實際默認(rèn)正確）。第二十八頁，共53頁。②指定(zhǐdìng)固體區(qū)域材料類型在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇board,然后在Type一側(cè)選擇solid，點擊Set按扭,在彈出的Solid面板中選擇MaterialName為board（實際默認(rèn)正確(zhèngquè)）。同樣指定chip材料類型第二十九頁，共53頁。③指定(zhǐdìng)chip的熱生成在Solid面板中,勾選SourceTerms，然后選擇SourceTerms菜單，點擊Edit，進入Energy面板，將數(shù)值設(shè)為1，菜單將擴展開來，從下拉選項中選擇constant,然后將前面(qiánmian)數(shù)值設(shè)定為904000，然后確認(rèn)OK。⒈⒉⒊⒋⒌第三十頁，共53頁。④指定(zhǐdìng)速度入口條件在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇inlet,確認(rèn)Type下為velocity-inlet,點擊Set進入到Velocity-inlet面板中，在velocityspecificationmethod右邊選擇MagnitudeandDirection,菜單展寬。在VelocityMagnitude后面輸入1,在x-ComponenofFlowDirection后面輸入1，其他方向保持為0。表示air流體(liútǐ)沿x方向以1m/s的大小流動。選擇Thermal菜單將Temperature設(shè)定為298K。第三十一頁，共53頁。指定壓力出口(chūkǒu)條件⑤第三十二頁，共53頁。指定(zhǐdìng)symmetry條件⑥在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇board-symm,確認(rèn)Type下為symmetry;同樣(tóngyàng)對chip-symm,fluid-symm,sym-1,sym-2進行確認(rèn)，不需要另外設(shè)置。第三十三頁，共53頁。指定模型(móxíng)跟外部氛圍的換熱條件⑦在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇(xuǎnzé)top-wall,確認(rèn)Type下為wall;點擊Set進入wall面板，選擇(xuǎnzé)Thermal菜單，在ThermalConditions下選擇(xuǎnzé)Convection，設(shè)置HeatTransferCoefficient為1.5，F(xiàn)reeStreamTemperature為298。top-wall：模型Y向最頂部(dǐnɡbù)跟周圍氛圍的換熱條件，其材料默認(rèn)為鋁。第三十四頁，共53頁。board-bottom：模型Y向最小面跟周圍氛圍(fēnwéi)的換熱條件在BoundaryConditions面板(miànbǎn)中,Zone下面選擇board-bottom,確認(rèn)Type下為wall;點擊Set進入wall面板(miànbǎn)，選擇Thermal菜單，在ThermalConditions下選擇Convection，設(shè)置HeatTransferCoefficient為1.5，F(xiàn)reeStreamTemperature為298。將MaterialName下的選項選擇為board.第三十五頁，共53頁。⑧指定(zhǐdìng)與chip相關(guān)的邊界條件在BoundaryConditions面板(miànbǎn)中,Zone下面選擇chip-bottom,確認(rèn)Type下為wall;點擊Set進入wall面板(miànbǎn)，選擇Thermal菜單，在ThermalConditions下選擇默認(rèn)為Coupled,將MaterialName下的選項選擇為chip.1chip-bottom第三十六頁，共53頁。2chip-side第三十七頁，共53頁。⑨指定(zhǐdìng)與board相關(guān)的邊界條件board-sideboard-top第三十八頁，共53頁。5.求解(qiújiě)設(shè)置Solve-Control-Solution保持(bǎochí)默認(rèn)設(shè)置①第三十九頁，共53頁。②Solve-Initialize-Initialize1432從ComputeFrom下拉項中選擇inlet,然后依次(yīcì)點擊init，進行初始化,Apply,Close進行(jìnxíng)初始化第四十頁，共53頁。Solve-Monitors-Residual③設(shè)置(shèzhì)收斂標(biāo)準(zhǔn)勾選Plot在計算(jìsuàn)迭代過程中，能直接對收斂過程進行監(jiān)測。默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)能滿足當(dāng)前問題的精度第四十一頁，共53頁。6.求解(qiújiě)迭代Solve-Iterate在Iterate面板中設(shè)置Numberofiterate300次，然后點擊Iterate,進行(jìnxíng)計算。第四十二頁，共53頁。監(jiān)測(jiāncè)殘差曲線Residual各監(jiān)測曲線都達到設(shè)定(shèdìnɡ)的收斂標(biāo)準(zhǔn)。Fluent窗口中顯示達到收斂第四十三頁，共53頁。后處理1.顯示(xiǎnshì)chip附近的溫度分布第四十四頁，共53頁。2.顯示z=0平面的溫度(wēndù)分布第四十五頁，共53頁。3.創(chuàng)建(chuàngjiàn)速度矢量圖創(chuàng)建(chuàngjiàn)y=0.25inch的平面Surface---Iso-Surface123451.在Surfaceofconstant下面選擇Grid;2.選擇Y-Coordinate;3.點擊Compute,將會顯示Y值的最小、最大值；4.在Iso-Value下輸入(shūrù)0.25;并命名為y=0.25;5.點擊Create創(chuàng)建平面第四十六頁，共53頁。Display--Vectors...

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