FLUENT模拟流-固耦合散热

曾富流体应用工程师安世亚太北京分公司[e-mail]ENT模拟流----固耦合散热摘摘要要GambitGambitGambitGambit创建模型FLUENTFLUENTFLUENTFLUENT计算及后处理GambitGambitGambitGambit创建模型•创建几何模型•划分网格•指定边界条件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问题描述ChipChipChipChipBoardBoardBoardBoardFluidFluidFluidFluid创建计算区域1.1.1.1.①②③④⑤⑥2.2.2.2.创建一个planeplaneplaneplane来分割volume1volume1volume1volume1创建boardboardboardboard区域移动planeplaneplaneplane到适当位置，对volume1volume1volume1volume1进行splitsplitsplitsplit将创建的planeplaneplaneplane沿YYYY向上平移0.10.10.10.13.3.3.3.4.4.4.4.用平移后的planeplaneplaneplane对volume1volume1volume1volume1进行splitsplitsplitsplit5.5.5.5.创建chipchipchipchip体6.6.6.6.移动chipchipchipchip体到具体位置7.7.7.7.用体相分割，得到流体区域Volume2Volume2Volume2Volume2Volume2Volume2Volume2Volume2Volume3Volume3Volume3Volume3Volume2Volume2Volume2Volume2splitwithsplitwithsplitwithsplitwithvolume3volume3volume3volume3划分网格1.1.1.1.将chipchipchipchip边划分为15151515****7777****444444447777151515152.2.2.2.划分其他边的网格BoardBoardBoardBoard沿YYYY向边：4444BoardBoardBoardBoard沿ZZZZ向边：8888FluidFluidFluidFluid沿YYYY向边：16161616沿XXXX方向长边：100100100100划分数：44444444444410010010010010010010010016161616161616161616161616161616888888883.3.3.3.划分体的网格选择所有体指定边界条件1111。隐去网格，便于操作2222。指定速度入口InletInletInletInletVelocity_inletVelocity_inletVelocity_inletVelocity_inlet3333。指定压力出口OutletOutletOutletOutletPressure_outletPressure_outletPressure_outletPressure_outlet4444。指定board-sideboard-sideboard-sideboard-side为wallwallwallwall类型Board-sideBoard-sideBoard-sideBoard-sidewallwallwallwall5555。指定boardboardboardboard上的对称面BoardsymmBoardsymmBoardsymmBoardsymmSym-1Sym-1Sym-1Sym-1边界类型条件都为symmetrysymmetrysymmetrysymmetry6666。指定boardboardboardboard上的上下面边界条件类型wallwallwallwallBoardtopBoardtopBoardtopBoardtopBoardbottomBoardbottomBoardbottomBoardbottom7777。指定chipchipchipchip上的边界条件类型AAAABBBBFFFFCCCCDDDDGGGGEEEEHHHHChipChipChipChip边界类型：与boardboardboardboard接触的面BCDE:BCDE:BCDE:BCDE:chip-bottomchip-bottomchip-bottomchip-bottom---wall---wall---wall---wall与流体接触的4444个面::::chip-sidechip-sidechip-sidechip-side----wall----wall----wall----wall（ABCH,CDGH,DEFG,AHGF)ABCH,CDGH,DEFG,AHGF)ABCH,CDGH,DEFG,AHGF)ABCH,CDGH,DEFG,AHGF)面ABEFABEFABEFABEF::::chip-symmchip-symmchip-symmchip-symm--symmetry--symmetry--symmetry--symmetry8888。指定fluidfluidfluidfluid区域上的边界条件类型fluid-symmfluid-symmfluid-symmfluid-symmSym-2Sym-2Sym-2Sym-2AAAADDDDCCCCBBBBFluidFluidFluidFluid区域的顶面ABCDABCDABCDABCDwallwallwallwall9999。指定区域类型指定流体区域指定固体区域111122223333绿色::::fluidfluidfluidfluid红色（chipchipchipchip）::::solidsolidsolidsolid紫色（boardboardboardboard）::::solidsolidsolidsolid10101010。输出网格11112222在FileName中自定义名称然后AcceptAcceptAcceptAccept网格成功输出FLUENTFLUENTFLUENTFLUENT计算及后处理�读入mesh文件�选择物理模型�定义材料属性�指定边界条件�初始化�设置求解器控制�设置收敛监视器�计算�后处理1.FLUENT1.FLUENT1.FLUENT1.FLUENT读入网格①②File----Read----Case选择刚从Gambit中输出的网格文件(.msh文件)③Grid----Check检查网格质量，确定最小体积大于0此数值大于0启动3D-FLUENT2.2.2.2.确认计算域大小Grid----Scale①②在Gambit中是以m为单位建模在ScaleGrid菜单中，选择Gridwascreatedininch,inch,inch,inch,点击changelengthunits,changelengthunits,changelengthunits,changelengthunits,然后再点击Scale,Scale,Scale,Scale,得到正确大小的计算区域。3.3.3.3.选择求解器，物理模型①Define—Model--Solver保持缺省值。②Define—Model--Energy打开能量方程，设计到温度计算。③Define—Model--Viscous4.4.4.4.定义材料属性①Define—Materials流体材料中包含air，不另需定义②定义固体材料：chip,board在MaterialsMaterialsMaterialsMaterials面板中MaterialTypeMaterialTypeMaterialTypeMaterialType下拉菜单中选择solidsolidsolidsolid，在NameNameNameName中输入board,删除ChemicalFormulaChemicalFormulaChemicalFormulaChemicalFormula中的内容，将ThermalConductivityThermalConductivityThermalConductivityThermalConductivity设置为0.1；点击Change/CreateChange/CreateChange/CreateChange/Create按扭，在弹出的菜单中选择No.No.No.No.同样创建材料chipchipchipchip5.5.5.5.定义边界条件①Define—BoundaryConditions指定流体区域材料类型在BoundaryConditionsBoundaryConditionsBoundaryConditionsBoundaryConditions面板中,Zone下面选择fluid,然后在Type一侧选择fluid，点击SetSetSetSet按扭,在弹出的Fluid面板中选择MaterialName为air（实际默认正确）。②指定固体区域材料类型在BoundaryConditionsBoundaryConditionsBoundaryConditionsBoundaryConditions面板中,Zone下面选择boardboardboardboard,然后在Type一侧选择solidsolidsolidsolid，点击SetSetSetSet按扭,在弹出的Solid面板中选择MaterialName为boardboardboardboard（实际默认正确）。同样指定chip材料类型③指定chip的热生成在SolidSolidSolidSolid面板中,勾选SourceTermsSourceTermsSourceTermsSourceTerms，然后选择SourceTerms菜单，点击EditEditEditEdit，进入Energy面板，将数值设为1，菜单将扩展开来，从下拉选项中选择constant,然后将前面数值设定为904000，然后确认OK。⒈⒉⒊⒋⒌④指定速度入口条件在BoundaryConditionsBoundaryConditionsBoundaryConditionsBoundaryConditions面板中,Zone下面选择inlet,inlet,inlet,inlet,确认Type下为velocity-inlet,点击SetSetSetSet进入到Velocity-inlet面板中，在velocityspecificationmethod右边选择MagnitudeandDirectionMagnitudeandDirectionMagnitudeandDirectionMagnitudeandDirection,菜单展宽。在VelocityMagnitude后面输入1,在x-ComponenofFlowDirection后面输入1，其他方向保持为0。表示air流体沿x方向以1m/s的大小流动。选择ThermalThermalThermalThermal菜单将Temperature设定为298298298298K。指定压力出口条件⑤指定symmetry条件⑥在BoundaryConditionsBoundaryConditionsBoundaryConditionsBoundaryConditions面板中,Zone下面选择board-board-board-board-symm,symm,symm,