Fluent算例：机箱风扇强制对流换热CFD仿真，实战解析

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本案例在ANSYS2019R2 中演示了如何利用Fluent 进行机箱风扇强制对流换热CFD仿真。首先于DM中导入几何模型，利用布尔运算功能将模型进行处理，接着导入Mesh进行网格划分以及边界命名，然后利用Fluent进行求解，最后在CFD-POST 中进行后处理。案例基于3D、瞬态求解。

一

案例模型

几何模型如下图所示。

二

Workbench设置

▼ 将Fluid Flow (Fluent)拖入右边空白界面。

▼ 以DesignModeler 方式将模型导入进Geometry中。

▼ 模型处理具体操作见如下视频。

▼ 模型处理完成后，关闭DesignModeler，右键点击Mesh,选择Edit...。

▼ 网格划分及边界条件命名见如下视频。

三

Fluent设置

▼ 打开Setup，弹出Fluent登录界面进行设置。

3.1

General 设置

▼ 将Time改为Transient，勾选Gravity，将Z方向设置重力加速度为-9.81。

3.2

Model 设置

▼ 打开能量方程。

▼ 打开粘性模型，选择k-omega双方程模型 ，勾选SST 。

3.3

Cell Zone Condition 设置

▼ 打开fan_case，选择Mesh Motion，其他设置如图中所示。

▼ 点击Operating Conditions...，将Specified Operating Density勾选上。

3.4

Boundart Conditions 设置

▼ 打开base_chip_1，将其热通量设置为2500 w/m2，壁厚设置为0.001 m。

▼ 将壁面设置为对流Convection，传热系数设置为25 w/m2-k，自由流动温度设置为300 K，壁厚设置为0.001 m。

▼ 将transistor的热通量设置为2500 w/m2，壁厚设置为0.001 m。

3.5

进行初始化设置

▼ 利用Hybrid Initialization ，点击Initialize进行初始化。

3.6

Calculation Activities设置

▼ 按图中进行设置。

3.7

Run Calculation设置

▼ 瞬态迭代计算设置按图中操作执行。

四

CFD-POST后处理

▼ 速度流线图。

▼ 温度云图。

▼ 速度体渲染图。

▼ 动态过程。

读书笔记

对流传热是热传递的一种基本方式，它是在流体流动进程中发生的热量传递的现象。主要是由于质点位置的移动，使温度趋于均匀。虽然液体和气体中热传递的主要方式是对流传热，但也常伴有热传导。通常由于产生的原因不同，有自然对流和强制对流两种。根据流动状态，又可分为层流传热和湍流传热。化学工业中所常遇到的对流传热，是将热由流体传至固体壁面（如靠近热流体一面的容器壁或导管壁等），或由固体壁传入周围的流体（如靠近冷流体一面的导管壁等）。这种由壁面传给流体或相反的过程，通常称作给热。

对流传热是指不同温度的流体质点在运动中的热量传递。由于引起流体运动的原因不同，对流分为自然对流和强制对流。若由于运动是因流体内部各处温度不同引起局部密度差异所致，则称为自然对流。若由于水泵、风机或其它外力作用引起流体运动，则称为强制对流。但实际上，热对流的同时，流体各部分之间还存在着导热，而形成一种复杂的热量传递过程。

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