利用FLUENT軟件模擬流固耦合散熱實(shí)例課件

FLUENT軟件模擬流固耦合散熱實(shí)例1學(xué)習(xí)交流PPT

FLUENT軟件模擬流固耦合散熱實(shí)例1摘要Gambit創(chuàng)建模型FLUENT計(jì)算及后處理2學(xué)習(xí)交流PPT摘要Gambit創(chuàng)建模型2學(xué)習(xí)交流PPTGambit創(chuàng)建模型創(chuàng)建幾何模型劃分網(wǎng)格指定邊界條件3學(xué)習(xí)交流PPTGambit創(chuàng)建模型創(chuàng)建幾何模型3學(xué)習(xí)交流PPTCircuitboard(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(wèn)題描述ChipBoardFluid4學(xué)習(xí)交流PPTCircuitboard(externallycool創(chuàng)建計(jì)算區(qū)域1.①②③④⑤⑥5學(xué)習(xí)交流PPT創(chuàng)建計(jì)算區(qū)域1.①②③④⑤⑥5學(xué)習(xí)交流PPT2.創(chuàng)建一個(gè)plane來(lái)分割volume1創(chuàng)建board區(qū)域6學(xué)習(xí)交流PPT2.創(chuàng)建一個(gè)plane來(lái)分割volume1創(chuàng)建board區(qū)移動(dòng)plane到適當(dāng)位置，對(duì)volume1進(jìn)行split將創(chuàng)建的plane沿Y向上平移0.13.4.用平移后的plane對(duì)volume1進(jìn)行split7學(xué)習(xí)交流PPT移動(dòng)plane到適當(dāng)位置，對(duì)volume1進(jìn)行split將5.創(chuàng)建chip體6.移動(dòng)chip體到具體位置8學(xué)習(xí)交流PPT5.創(chuàng)建chip體6.移動(dòng)chip體到具體位置8學(xué)習(xí)交流PP7.用體相分割，得到流體區(qū)域Volume2

Volume2Volume3Volume2

splitwith

volume39學(xué)習(xí)交流PPT7.用體相分割，得到流體區(qū)域Volume2Volume劃分網(wǎng)格1.將chip邊劃分為15*7*4471510學(xué)習(xí)交流PPT劃分網(wǎng)格1.將chip邊劃分為15*7*4471510學(xué)習(xí)交2.劃分其他邊的網(wǎng)格Board沿Y向邊：

4Board沿Z向邊：8Fluid沿Y向邊：16沿X方向長(zhǎng)邊：100劃分?jǐn)?shù)：444100100161616168811學(xué)習(xí)交流PPT2.劃分其他邊的網(wǎng)格Board沿Y向邊：4劃分?jǐn)?shù)：443.劃分體的網(wǎng)格選擇所有體12學(xué)習(xí)交流PPT3.劃分體的網(wǎng)格選擇所有體12學(xué)習(xí)交流PPT指定邊界條件1。隱去網(wǎng)格，便于操作13學(xué)習(xí)交流PPT指定邊界條件1。隱去網(wǎng)格，便于操作13學(xué)習(xí)交流PPT2。指定速度入口InletVelocity_inlet14學(xué)習(xí)交流PPT2。指定速度入口Inlet14學(xué)習(xí)交流PPT3。指定壓力出口OutletPressure_outlet15學(xué)習(xí)交流PPT3。指定壓力出口Outlet15學(xué)習(xí)交流PPT4。指定board-side為wall類(lèi)型Board-sidewall16學(xué)習(xí)交流PPT4。指定board-side為wall類(lèi)型Board-s5。指定board上的對(duì)稱(chēng)面BoardsymmSym-1邊界類(lèi)型條件都為symmetry17學(xué)習(xí)交流PPT5。指定board上的對(duì)稱(chēng)面BoardsymmSym-1邊6。指定board上的上下面邊界條件類(lèi)型wallBoardtopBoardbottom18學(xué)習(xí)交流PPT6。指定board上的上下面邊界條件類(lèi)型wallBoard7。指定chip上的邊界條件類(lèi)型ABFCDGEHChip邊界類(lèi)型：與board接觸的面BCDE:chip-bottom---wall與流體接觸的4個(gè)面

:chip-side

----wall（ABCH,CDGH,DEFG,AHGF)

面ABEF:chip-symm

--symmetry19學(xué)習(xí)交流PPT7。指定chip上的邊界條件類(lèi)型ABFCDGEHChip邊界8。指定fluid區(qū)域上的邊界條件類(lèi)型fluid-symmSym-2ADCBFluid區(qū)域的頂面ABCDwall20學(xué)習(xí)交流PPT8。指定fluid區(qū)域上的邊界條件類(lèi)型fluid-symmS9。指定區(qū)域類(lèi)型指定流體區(qū)域指定固體區(qū)域123綠色:fluid紅色（chip）:solid紫色（board）:solid21學(xué)習(xí)交流PPT9。指定區(qū)域類(lèi)型指定流體區(qū)域10。輸出網(wǎng)格12在中自定義名稱(chēng)然后Accept網(wǎng)格成功輸出22學(xué)習(xí)交流PPT10。輸出網(wǎng)格12在中自定義名稱(chēng)網(wǎng)格成功輸出22學(xué)習(xí)交流PPFLUENT計(jì)算及后處理讀入mesh文件選擇物理模型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(jì)算后處理23學(xué)習(xí)交流PPTFLUENT計(jì)算及后處理讀入mesh文件23學(xué)習(xí)交流PPT1.FLUENT讀入網(wǎng)格①②選擇剛從Gambit中輸出的網(wǎng)格文件(.msh文件)③Grid----Check檢查網(wǎng)格質(zhì)量，確定最小體積大于0此數(shù)值大于0啟動(dòng)3D-FLUENT24學(xué)習(xí)交流PPT1.FLUENT讀入網(wǎng)格①②選擇剛從Gambit中輸出的2.確認(rèn)計(jì)算域大小Grid----Scale①②在Gambit中是以m為單位建模在ScaleGrid菜單中，選擇Gridwascreatedininch,點(diǎn)擊changelengthunits,然后再點(diǎn)擊

Scale,得到正確大小的計(jì)算區(qū)域。25學(xué)習(xí)交流PPT2.確認(rèn)計(jì)算域大小Grid----Scale①②在Gam3.選擇求解器，物理模型①Define—Model--Solver保持缺省值。②Define—Model--Energy打開(kāi)能量方程，設(shè)計(jì)到溫度計(jì)算。③Define—Model--Viscous26學(xué)習(xí)交流PPT3.選擇求解器，物理模型①Define—Model--S4.定義材料屬性①Define—Materials流體材料中包含air，不另需定義②定義固體材料：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(diǎn)擊Change/Create按扭，在彈出的菜單中選擇No.同樣創(chuàng)建材料chip27學(xué)習(xí)交流PPT4.定義材料屬性①Define—Materials流體材5.定義邊界條件①Define—BoundaryConditions指定流體區(qū)域材料類(lèi)型在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇fluid,然后在Type一側(cè)選擇fluid，點(diǎn)擊Set按扭,在彈出的Fluid面板中選擇MaterialName為air（實(shí)際默認(rèn)正確）。28學(xué)習(xí)交流PPT5.定義邊界條件①Define—BoundaryCon②指定固體區(qū)域材料類(lèi)型在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇board,然后在Type一側(cè)選擇solid，點(diǎn)擊Set按扭,在彈出的Solid面板中選擇MaterialName為board（實(shí)際默認(rèn)正確）。同樣指定chip材料類(lèi)型29學(xué)習(xí)交流PPT②指定固體區(qū)域材料類(lèi)型在BoundaryCondition③指定chip的熱生成在Solid面板中,勾選SourceTerms，然后選擇SourceTerms菜單，點(diǎn)擊Edit，進(jìn)入Energy面板，將數(shù)值設(shè)為1，菜單將擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，從下拉選項(xiàng)中選擇constant,然后將前面數(shù)值設(shè)定為904000，然后確認(rèn)OK。⒈⒉⒊⒋⒌30學(xué)習(xí)交流PPT③指定chip的熱生成在Solid面板中,勾選Source④指定速度入口條件在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇inlet,確認(rèn)Type下為velocity-inlet,點(diǎn)擊Set進(jìn)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流體沿x方向以1m/s的大小流動(dòng)。選擇Thermal菜單將Temperature設(shè)定為298K。31學(xué)習(xí)交流PPT④指定速度入口條件在BoundaryConditions面指定壓力出口條件⑤32學(xué)習(xí)交流PPT指定壓力出口條件⑤32學(xué)習(xí)交流PPT指定symmetry條件⑥在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇board-symm,確認(rèn)Type下為symmetry;同樣對(duì)chip-symm,fluid-symm,sym-1,sym-2進(jìn)行確認(rèn)，不需要另外設(shè)置。33學(xué)習(xí)交流PPT指定symmetry條件⑥在BoundaryConditi指定模型跟外部氛圍的換熱條件⑦在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇top-wall,確認(rèn)Type下為wall;點(diǎn)擊Set進(jìn)入wall面板，選擇Thermal菜單，在ThermalConditions下選擇Convection，設(shè)置HeatTransferCoefficient為1.5，F(xiàn)reeStreamTemperature為298。top-wall：模型Y向最頂部跟周?chē)諊膿Q熱條件，其材料默認(rèn)為鋁。34學(xué)習(xí)交流PPT指定模型跟外部氛圍的換熱條件⑦在BoundaryCondiboard-bottom：模型Y向最小面跟周?chē)諊膿Q熱條件在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇board-bottom,確認(rèn)Type下為wall;點(diǎn)擊Set進(jìn)入wall面板，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(xiàng)選擇為board.35學(xué)習(xí)交流PPTboard-bottom：模型Y向最小面跟周?chē)諊膿Q熱條件⑧指定與chip相關(guān)的邊界條件在BoundaryConditions面板中,Zone下面選擇chip-bottom,確認(rèn)Type下為wall;點(diǎn)擊Set進(jìn)入wall面板，選擇Thermal菜單，在ThermalConditions下選擇默認(rèn)為Coupled,將MaterialName下的選項(xiàng)選擇為chip.1chip-bottom36學(xué)習(xí)交流PPT⑧指定與chip相關(guān)的邊界條件在BoundaryCondi2chip-side37學(xué)習(xí)交流PPT2chip-side37學(xué)習(xí)交流PPT⑨指定與board相關(guān)的邊界條件board-sideboard-top38學(xué)習(xí)交流PPT⑨指定與board相關(guān)的邊界條件board-sideboar5.求解設(shè)置Solve-Control-Solution保持默認(rèn)設(shè)置①39學(xué)習(xí)交流PPT5.求解設(shè)置Solve-Control-Solution②Solve-Initialize-Initialize1432從ComputeFrom下拉項(xiàng)中選擇inlet,然后依次點(diǎn)擊init，進(jìn)行初始化,Apply,Close進(jìn)行初始化40學(xué)習(xí)交流PPT②Solve-Initialize-Initialize14Solve-Monitors-Residual③設(shè)置收斂標(biāo)準(zhǔn)勾選Plot在計(jì)算迭代過(guò)程中，能直接對(duì)收斂過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)能滿(mǎn)足當(dāng)前問(wèn)題的精度41學(xué)習(xí)交流PPTSolve-Monitors-Residual③設(shè)置收斂標(biāo)準(zhǔn)6.求解迭代Solve-Iterate在Iterate面板中設(shè)置Numberofiterate300次，然后點(diǎn)擊Iterate,進(jìn)行計(jì)算。42學(xué)習(xí)交流PPT6.求解迭代Solve-Iterate在Iterate面監(jiān)測(cè)殘差曲線(xiàn)Residual各監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)都達(dá)到設(shè)定的收斂標(biāo)準(zhǔn)。Fluent窗口中顯示達(dá)到收斂43學(xué)習(xí)交流PPT監(jiān)測(cè)殘差曲線(xiàn)Residual各監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)都達(dá)43學(xué)習(xí)交流P后處理1.顯示chip附近的溫度分布44學(xué)習(xí)交流PPT后處理1.顯示chip附近的溫度分布44學(xué)習(xí)交流PPT2.顯示z=0平面的溫度分布45學(xué)習(xí)交流PPT2.顯示z=0平面的溫度分布45學(xué)習(xí)交流PPT3.創(chuàng)建速度矢量圖創(chuàng)建y=0.25inch的平面Surface---Iso-Surface123451.在Surfaceofconstant下面選擇Grid;2.選擇Y-Coordinate;3.點(diǎn)擊Compute,將會(huì)顯示Y值的最小、最大值；4.在Iso-Value下輸入0.25;并命名為y=0.25;5.點(diǎn)擊Create創(chuàng)建平面46學(xué)習(xí)交流PPT3.創(chuàng)建速度矢量圖創(chuàng)建y=0.25inch的平面SurfacDisplay--Vectors...

Selecty=0.25從theSurfaceslist；

Enter3.8fortheScale；

EnableDrawGrid

in