基于ANSYS-Fluent混合編程的參與性介質(zhì)耦合換熱研究.pdf

1、輻射與導(dǎo)熱和對流是不同方式的傳熱現(xiàn)象，在數(shù)學(xué)描述和物理意義上有著根本的區(qū)別。工程中輻射換熱通常與其它傳熱方式如導(dǎo)熱、對流、相變等相耦合，并與其它物理現(xiàn)象如流體流動、化學(xué)反應(yīng)、燃燒等緊密相關(guān)，因此耦合換熱問題的求解具有重要的實際意義。由于吸收、發(fā)射、散射性介質(zhì)內(nèi)的輻射傳遞方程是一個微分積分方程，在考慮復(fù)雜幾何形狀和耦合換熱時，更增加了求解的復(fù)雜性。
　　有限體積法物理意義明確，在流動與傳熱的數(shù)值計算中有廣泛的應(yīng)用，利用有限體積法求解

2、輻射傳輸能夠保證在微元控制體內(nèi)及微元控制立體角內(nèi)輻射能量守恒，因而使得模擬結(jié)果具有較高的精度。非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)是處理復(fù)雜幾何形狀物理問題的一種有效手段，因此，參與性介質(zhì)內(nèi)輻射傳輸?shù)姆墙Y(jié)構(gòu)有限體積模型將兼顧計算精度和對復(fù)雜幾何形狀處理的靈活性。目前導(dǎo)熱和流動分析的商業(yè)軟件很多，但在參與介質(zhì)內(nèi)輻射傳輸模擬方面還不夠完善，可以利用商業(yè)軟件自帶的開發(fā)工具，采用混合編程技術(shù)完善它們的功能。
　　本文針對三維復(fù)雜幾何形狀的半透明介質(zhì)的耦合換熱

3、問題進行了以下幾個方面的研究：
　　1.應(yīng)用直角坐標系下非結(jié)構(gòu)化有限體積法理論，建立了三維復(fù)雜幾何體參與性介質(zhì)內(nèi)輻射傳輸模型并編制相應(yīng)的程序，分析了計算精度和計算效率的影響因素。
　　2.針對氣動加熱下的三維空心球冠狀光學(xué)窗口內(nèi)導(dǎo)熱和輻射耦合換熱問題，應(yīng)用ANSYS的二次開發(fā)工具APDL實現(xiàn)了Fortran（輻射熱源項計算）和ANSYS軟件（耦合換熱計算）的混合編程。
　　3.針對超音速飛行的高空遠程無人機尾噴焰的對流