【AICFD案例操作】多孔介质歧管流动传热

AICFD是由天洑软件自主研发的通用智能热流体仿真软件，用于高效解决能源动力、船舶海洋、电子设备和车辆运载等领域复杂的流动和传热问题。软件涵盖了从建模、仿真到结果处理完整仿真分析流程，帮助工业企业建立设计、仿真和优化相结合的一体化流程，提高企业研发效率。

一、概 要

1）案例描述

本案例针对某种多孔介质歧管，采用多孔介质模型、对流换热壁面和湍流模型对歧管进行流动传热仿真，案例最后可以看到歧管的压力和温度分布情况。

2）网格

采用非结构四面体为主的网格，网格数67万。

3）计算条件

速度入口：10m/s ，温度773K；静压出口：0Pa，0梯度；对流换热壁面：10w/m^2*K，373K。

二、网 格

1）新建工程

① 启动AICFD 2023R2；

② 选择 文件>新建，新建工程，选择工程文件路径，设置工程文件名，点击“确定”。

2）网格导入

单击菜单栏网格>导入网格，导入外部生成的计算域网格。

3）网格质量检查

单击菜单栏 网格>网格质量，检查网格质量。

三、求解设置

1）求解模型

双击 求解>求解模型，设置湍流模型。本案例为稳态计算，采用不可压缩流，湍流模型采用Standard k-epsilon模型。

右击 材料>添加材料，MaterialType选择Gas，新建材料，修改介质物性参数，如图3-2所示；

右击 材料>添加材料，MaterialType选择Solid，新建材料，修改介质物性参数，如图3-3所示；

2）计算域

① 双击 求解>流动分析>计算域>Domain-BODY-IN，在计算域设置窗口中类型选择“FluidDomain”，材料选择“Airat 500 C1”，然后点击“下一步”，在打开的流体模型窗口点击“确定”，将网格分配到计算域；

② 双击 求解> 流动分析> 计算域> Domain-BODY-OUT，在计算域设置窗口中类型选择“Fluid Domain”，材料选择“Air at 500 C1”，然后点击“下一步”，在打开的流体模型窗口点击“确定”，将网格分配到计算域；

③ 双击 求解>流动分析>计算域>Domain-BODY-POROUS，在计算域设置窗口中类型选择“PorousDomain”，材料选择“Airat 500 C1”和“Aluminum1”，然后点击“下一步”，设置多孔介质参数,点击“下一步”,在打开的流体模型窗口点击“确定”，将网格分配到计算域。

3）边界条件

分别设置Inlet和Wall，需要分别设置边界名称、边界类型、边界条件和数值，如图所示；

分别设置Outlet和Wall，需要分别设置边界名称、边界类型、边界条件和数值，如图所示；

4）求解参数设置

双击 求解>流动分析>交界面>Interfaces，查看自动识别的交界面。

双击 求解> 求解设置 ，设置计算方法，包括差分方法等；

双击 求解> 求解控制 ，设置求解器启停条件，迭代步数等。

四、初始化及求解计算

1）残差曲线与监控变量

双击 监控>残差曲线，选择查看监控曲线。

2）初始流场设置

① 双击 求解>初始化，设置初始流场；

② 选择菜单栏 求解>初始化，初始化流场。

3）求解计算

选择菜单栏 求解>求解>直接求解>串行，开始计算。

五、后处理

1）监控曲线

查看残差曲线。

2）数据读取

双击树节点 报告>流量&能量报告，设置域，选取面列表中目标部件，点击应用，读取进出口热流量数据。

3）求解结果更新及导入

单击菜单栏 求解>可视化结果，实现可视化求解结果更新，现版本计算完成后自动进行可视化求解结果。

4）可视化结果

① 压力云图

单击菜单栏 后处理> 云图，选取位置域和变量参数，设置等级参数256，点击应用，读取歧管压力云图，可以看到歧管的入口压力最大 经过多孔介质区域后压力减小，并在出口处降至最低。

② 温度云图

单击菜单栏 后处理> 云图，选取位置域和变量参数，设置等级参数256，点击应用，读取歧管表面温度云图，可以看出歧管入口处 温度较高，在多孔介质域内温度逐渐降低，随后流体流出多孔介质域后温度逐渐增加。

单击菜单栏 后处理> 矢量图，设置歧管速度矢量图，可以看出在多孔介质域内速度较低，在歧管内径较小处速度最高。