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耦合传热是指固体壁面和两侧流体的传热。固体壁面和两侧流体的温度场将互相影响,通常必须同时确定。
耦合传热是指固体壁面和两侧流体的传热。固体壁面和两侧流体的温度场将互相影响,通常必须同时确定。通常传热问题要在一定边界条件下求解,然而实际具体问题往往并非完全如此,随着固体壁面和两侧流体间的传热,有限厚度或影响区内的温度场在不断改变。显然,固体壁面和液体内部的温度场必须同时求解确定。固体和流体界面很大程度并非问题解的热边界条件,实际上温度和热流都是一个更大系统的一部分,即要由固体壁面和两侧流体在一起的系统共同确定。
首先你的提问有点小错误,外墙是传热系数,材料才是导热系数,而且外墙的传热系数不是算出来的,是每个节能区域规定好的,按建筑热工分区,具体每个省都有建筑节能规程,一般分居住建筑和工业等。 你提的问题只能做...
《建筑节能工程施工质量验收规范》 GB50411-2007《墙体节能建筑构造》 06J123《外墙外保温建筑构造(一)》 ...
用废热蒸汽加热溴化锂机组是强化加热一个很有意义的实例,并县从节能的角度讲,是一种最为经济,最为节能的方式,可以使蒸汽的利用率从53%升高到87%~93%,其前景对国民经济发展的意义可谓非常远大
纳米复合隔热材料辐射与导热耦合传热
气凝胶是一种纳米多孔隔热材料,但力学强度差,通常添加纤维来提高材料的力学性能。建立基于光学厚的导热与辐射耦合传热模型,揭示纤维种类对气凝胶纤维复合材料的隔热影响机制。结果表明,高温下石英纤维b的消光系数最大,抑制辐射能力最强,钠钙玻璃纤维抑制辐射能力最差。纤维的选择对提高材料的隔热性能有显著的影响。纤维复折射系数平均值越大,同时围绕平均值向下波动越小,其消光系数越大。本文研究的4种复合材料,加入石英纤维b的复合材料的高温整体热导率最低。
深埋地下建筑岩壁耦合传热过程的动态计算
准确计算空调负荷是进行地下建筑通风空调系统设计的重要环节,空气和岩壁的对流换热属于第四类边界条件,传统编程计算十分复杂。本文使用Fluent软件对洞室岩壁的非稳态传热进行了计算。根据实例计算得出:间歇通风条件下岩壁热流通量达到稳定所需的时间约为1个月,并比较了不同风速和不同岩体材料时,洞室壁温和室温随时间的变化状况,为深埋地下洞室岩壁的热负荷计算提供了参考。
流固耦合传热计算 的关键是实现流体与固体边界上的热量传递。由能量守恒可知 ,在流固耦合的交界面 ,固体传出的热量应等于流体吸收的热量,因此 ,流固边界面上的热量传递过程可表示为
在求解流固耦合的瞬态温度场时,流体区域可按准稳态流场处理,即不考虑流场的动量和湍方程,则其控制方程式
固体区域控制方程以其基本导热方程表示为
流固交界面上不考虑发生的辐射、烧蚀相变等过程,则流固交界面上满足能量连续性条件,即温度和热流密度相等。具体控制方程式为
上述构成了流固耦合瞬态温度场控制方程,可以使用分区瞬态紧耦合算法进行求解。即在每个[t,t Δt]时间步长内,完成如下计算步骤:
1) 假定耦合边界上的温度分布,作为流体区域的边界条件。
2) 对其中流体区域进行稳态求解,得出耦合边界上的局部热流密度和温度梯度,作为固体区域的边界条件。
3) 求解固体区域,得出耦合边界上新的温度分布,作为流体区域的边界条件。
4) 重复 2) 、3) 两步计算,直到收敛。
Stokos、Hooper、Kazemi-Kamyab等开发了将流体及固体内所有物理过程进行瞬态紧耦合算法,能使计算结果与实验结果高度吻合。但是,该瞬态紧耦合计算需要消耗大量的计算资源,难以用于解决实际复杂工程问题。
根据问题的特征,有些研究者近似认为在计算时间内,某些参数的状态是不变的,进而直接将瞬态问题转化为稳态问题。对于绝大多说不能通过准稳态处理直接转化为稳态问题的瞬态问题,有些研究者主张保留耦合的非稳态特性,提出各部分分别进行瞬态求解,并通过边界条件、参数值及活动网格等方式进行实时信息交互的瞬态松耦合传热问题的求解。如 Bauman 和Kazemi-Kamyab等针对高超声速流中固体表面带辐射及烧蚀相变过程的流固耦合强制对流传热问题,提出将流体 Navier-Stokes 方程与固体导热、辐射及烧蚀相变过程分别进行瞬态求解,并利用流体数值计算结果对其他求解方程的边界温度和热流加以修正,直至迭代收敛。Lohner 等针对飞机气弹分析中带固体形变的流固耦合传热问题,将流体 Navier-Stokes 方程及固体导热和应变方程分别求解,并利用流体数值计算结果对其他求解方程的边界温度和热流加以修正,同时利用固体应变方程的计算结果修正流体耦合边界位置和速度边界条件,直至迭代收敛。
有些研究者提出了基于准稳态流场的松耦合算法,即近似认为在整个流固耦合传热过程中,流场处于若干个准稳态,每一个准稳态的流场都使用稳态 Navier-Stokes 方程求解。如 Kontinos结合二维边界单元法和高超声速计算流体力学( CFD) 算法的松耦合算法,分析了高超声速流与机翼前缘的耦合传热问题。Chen 和Zhang等交替进行稳态流场计算与固体烧蚀和瞬态导热的松耦合算法计算了带烧蚀的流固耦合传热问题。2100433B
对于耦合传热来说,热边界条件是由热量交换过程动态地加以决定而不能预先规定, 不能用常规的三类传热边界条件来概括。流体和固体边界上的热边界条件受到流体与壁面之间相互作用的制约 。这时无论界面上的温度是热流密度都应看成是计算结果的一部分,而不是已知条件 。
解决耦合问题的有效数值解法有顺序求解法和整场离散 、整场求解方法 。后者把不同区域中的热传递过程组合起来作为一个统一的换热过程来求解, 不同的区域采用通用控制方程,区别仅在于扩散系数及广义源项的不同。采用控制容积积分法来导出离散方程时,界面上的连续性条件原则上都能满足,省去了不同区域之间的反复迭代过程,使计算时间显著缩短,成为解决耦合传热问题的主导方法 。在流固耦合界面处,使用有限元软件提供的标准壁面函数法处理流动边界层和传热边界层。壁面函数法实际是一组半经验的公式,其基本思想是:对于湍流核心区的流动使用 k-ε模型求解, 而在壁面区不进行求解,直接使用半经验公式将壁面上的物理量与湍流核心区内的求解变量联系起来。这样,不需要对壁面区内的流动进行求解, 就可以直接得到与壁面相邻控制体积的节点变量值 。但是壁面函数法必须与高Re数 k-ε模型配合使用。
使用有限元软件进行仿真时,可根据所建立的仿真对象模型,设定不同零件各自的材料特性,流体的进出口边界及固体的外边界确定后直接施加在有限元模型上,并选定流固边界的计算条件———标准壁面函数法即可。
用数值仿真方法可以得到比试验测量更丰富的信息。虽然在流固耦合模型应用于数值仿真的初始阶段需要试验的验证,但是数值仿真依靠其数据丰富 、不受环境条件限制 、周期短 、成本低的优势,必将成为发展趋势 。