航空航天工业中的FloEFD 3D CFD精度-加热气缸上的流量

在上一篇博客中，我们研究了加热板上的流动。我们将考虑一个稍微复杂一些的几何问题，通过加热气缸的流量

现在让我们回到先前的不可压缩流体在圆柱上的验证示例，并通过在圆柱内指定一个热源来修改它（参见图1）。气缸被放置在进入的气流中，根据热源功率和气流速度和温度获得一定的温度。

根据从加热圆筒到流过它的空气的平均传热系数的实验数据（见参考文献1）。相应的努塞尔数可由以下公式确定：

其中常数c和n取自下表：

在这里，努塞尔数，怒族D=（h·d）/k（其中h为气缸平均传热系数，k是流体的导热系数）。雷诺数，重新D=（u·d）/μ（其中u为进流速度，μ为流体动力粘度）；普朗特数，pr=μ·cp/k（其中μ为流体动力粘度，Cp是恒定压力下的流体比热，k是流体的导热系数），它是根据圆筒直径d和近壁流动层的流体性质得出的。根据参考文献1，在整个Re范围内，Pr=0.72D.

为了验证FloEFD预测，空气特性已规定为pr=0.72:k=0.0251375 W/（m·k），μ=1.8·10-5帕·秒，定压比热Cp=1005.5J/（kg·k）。然后，入流速度，U已指定获取RED＝1，10，100，103，104，5·104，105，2·105，对于直径d=0.1 m的圆柱体，则为3·105（见图1）。

该验证方法包括指定气缸内的热源，其功率由所需的稳态气缸温度和平均传热系数确定。H =（NU）D·K）。怒族D根据指定的Re确定D使用上述经验公式。最终气缸表面温度，这也是规定热源功率Q（见表1）所需的，假设其高于输入空气温度10°C。初始气缸温度和进气温度等于293.15K。气缸材料为铝。在这里，固体中的热传导与流动计算同时计算，即。，求解了共轭传热问题。经过计算，气缸表面获得的稳态温度与气缸内指定的热源对应的理论温度不同。将努塞尔数的理论值乘以获得的温差（进气温度和气缸表面温度之间）与规定温差之比，我们已经确定了预测努塞尔数与指定雷诺数的对比。通过求解结果分辨率级别5下的稳态和时间相关问题得到的值如图2所示，以及参考文献1中的实验数据。

从图2中，我们可以看到，用Floefd做的预测，无论是时间依赖的方法还是稳态方法，在整体上是优秀的D考虑范围。

如果要下载此验证的版本，请单击下面的链接。

FloEFD验证示例：流经加热气缸的流量

参考文献
1。HolmanJ.P.传热。第八版，麦格劳希尔纽约，1997。