Fluent实用案例 | 螺旋翅片管式换热器换热仿真 原创

本案例利用Fluent能量方程对螺旋翅片管式换热器展开了数值仿真计算。该案例所用模型为假设模型，仅作计算设置参考，所进行的设置十分简单。通过此案例后续可以对进一步通过参数化建模，对不同流速、基管尺寸、翅片半径等参数进行设置，实现多工况的仿真计算，从而达到多目标优化的目的。

1 workbench 设置

本案例具体设置如下图 ：

2 SCDM 设置

2.1 导入几何

整体几何结构如下图:中间为换热器，外部为空气域。基管长34mm，前后各留1mm间隔，翅片厚度为1mm，x方向壁面分别为进出口。z方向壁面设置为wall2，y方向壁面设置为wall1，对几何结构进行共享拓扑处理。换热器外表面命名为pipe，内表面命名为wall-

hot。

3 Fluent Meshing 设置

3.1 网格设置

采用 Fluent meshing 进行网格划分，背景网格与前景网格皆采用六面体网格划分，并划分相对应的边界层网格。具体网格划分如下图所示：

4 FLUENT 设置

4.1 General设置与网格导入

由于本文仅分析换热管的整体换热性能，因此仅需要进行稳态计算结果的讨论，此处的设置比较简单，勾选为稳态计算。

4.2 模型设置

由于是换热管计算，因此需要开启能量方程。

4.3 材料设置

由于本模型包含流体和固体区域，因此需要对固体区域材料进行设置，此处选择Fluent内置固体材料：铜。进行相关计算。具体的材料设置如下

4.4 边界条件设置

各边界条件的设置如下：

速度入口设置为4m/s，温度设置为300K，具体设置如下图：

wall-hot温度设置为400K，其余边界温度皆设置为300K，具体设置如下图：

换热器与空气的交界面设置如下：

4.5 初始化设置

相关初始化设置如下图 。

4.6 计算设置

此处进行的计算设置如下：

5 后处理结果

5.1 后处理云图结果

换热器表面温度轨迹流线如下图所示：换热器中心截面表面温度云图如下图所示：