一种平板冲击射流传热问题的数值模拟方法
专利汇可以提供一种平板冲击射流传热问题的数值模拟方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种平板冲击射流 传热 问题的数值模拟方法，包括以下步骤：S1：建立计算模型：根据实验资料建立包含了绝热冲击面和封闭板平板冲击射流模型；S2：对模型划分网格及网格无关性验证；S3：设置 湍流 模型，选取SSTk-ω模型与间歇性转捩模型、横向流转捩模型和Kato-Launder模型进行耦合；S4：根据实际情况设置边界条件和初始值；S5：设置ANSYS-FLUENT 软件 的求解方式；S6：运行ANSYS-FLUENT，获得平板冲击射流在不同高度下的传热分布规律，并以无量纲努塞尔数Nu来表示。该方法通过考虑转捩对冲击射流传热的影响，更加符合冲击射流传热的物理现象，从而提高了计算 精度 。，下面是一种平板冲击射流传热问题的数值模拟方法专利的具体信息内容。
1.一种平板冲击射流传热问题的数值模拟方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：建立计算模型：通过扫描仪、网络或计算机输入所要计算问题的设计图纸建立冲击射流的二维平面模型；
S2：对模型划分网格及网格无关性验证；
S3：设置湍流模型：选取SSTk-ω模型与间歇性转捩模型和横向流转捩模型耦合，并选取Kato-Launder模型对湍动能产生项进行修正；
S4：根据实际情况设置边界条件和初始值；
S5：设置ANSYS-FLUENT软件的求解方式；
S6：运行ANSYS-FLUENT，获得平板冲击射流在不同高度下的传热分布规律,并以无量纲努塞尔数Nu来表示。
2.根据权利要求1所述的平板冲击射流传热问题的数值模拟方法，其特征还在于：所述S1步骤中，对要计算的计算模型进行简化，由于结构的对称性，建立1/2模型进行计算。
3.根据权利要求1所述的平板冲击射流传热问题的数值模拟方法，其特征还在于：所述S2步骤中，采用结构性网格划分计算域，在壁面和对称面处进行网格加密,计算模型的第一层网格距离壁面的无量纲距离y+≤2.5。
4.根据权利要求1所述的平板冲击射流传热问题的数值模拟方法，其特征还在于：所述S3步骤中，选择的湍流模型采用的RANS连续性方程、动量方程和能量方程，相关表达式如下：
式中：ρ表示密度；μt表示涡粘系数；u，u'分别表示速度和脉动速度；Cp表示比热容；K表示导热系数；T和T'分别表示温度和脉动温度； 和 分别表示雷诺应力张量和湍流热通量矢量。
5.根据权利要求1所述的平板冲击射流传热问题的数值模拟方法，其特征还在于：所述S3步骤使用SSTk-ω模型封闭RANS方程,所述SSTk-ω模型在控制方程的基础上，加入了湍动能方程k和比耗散率ω方程,相关表达式如下：
其中：Gk为湍动能产生项；Gω为ω生成项；Γk和Γω代表k和ω的有效扩散率；Yk和Yω代表k和ω的耗散；Sk和Sω代表k和ω的源项。
6.根据权利要求1所述的平板冲击射流传热问题的数值模拟方法，其特征还在于：所述S3步骤中，将间歇性转捩模型和横向流转捩模型与SSTk-ω模型进行耦合，间歇转捩模型的输运方程如下所示：
对于横向流效应，当下式成立时横向流效应才会显现出来；
其中 表示横流雷诺数，f(HS)的定义如下所示：
。
7.根据权利要求1所述的平板冲击射流传热问题的数值模拟方法，其特征还在于：所述S3步骤中，为避免在滞止点处湍动能的过快增长，使用Kato-Launder模型对SST k-ω的湍动能产生项进行修正，如下所示：
Gk＝μtS2 式(9)
其中
修改后如下所示：
Gk＝μtSΩ 式(10)
其中
8.根据权利要求1所述的平板冲击射流传热问题的数值模拟方法，其特征还在于：所述S4步骤中，所述的根据实际情况设置边界条件和初始值具体为：射流出口的速度和温度，冲击面的温度，由传感器测量输入湍流强度I；根据射流出口的温度，通过查表后输入对应温度下空气的材料属性和普朗特数Pr；湍动能k＝(UI)2，U为射流出口速度，I为湍流强度；比耗散率 k为湍动能，lc＝0.015B，B为喷嘴宽度，C＝0.09。
9.根据权利要求1所述的平板冲击射流传热问题的数值模拟方法，其特征还在于：所述S5步骤中，所述的设置ANSYS-FLUENT的求解方式具体为：使用有限体积法对模型进行离散，选择SIMPLE算法对速度和压力进行耦合计算。
10.根据权利要求1所述的平板冲击射流传热问题的数值模拟方法，其特征还在于：所述S6步骤中，得到最后一步的仿真结果后，导出表征传热规律的冲击面的局部努塞尔数Nu，表示如下：
其中Tw表示壁面温度； 表示入口温度；B表示喷嘴宽度。
一种平板冲击射流传热问题的数值模拟方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
101325Pa。冲击面设置为等温、固定无滑移壁面，设置相应的壁面温度T＝310K。封闭板设置为绝热、固定无滑移壁面；设置普朗特数Pr＝0.72。Reference Value处选择喷嘴出口作为计算来源，同时将特征尺度修改为0.04m。
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