The invention discloses a method for numerical simulation of flat jet impingement heat transfer problems, including the following steps: S1: model: according to the experimental data includes the establishment of adiabatic impact surface and closed flat plate impinging jet model; S2: independent verification of grid and grid partition model; S3: set the turbulence model, select the SSTk Omega model and intermittent transition model, transverse flow transition model and Kato Launder model coupling; S4: according to the actual situation of setting the boundary condition and initial value; S5 solution: set the ANSYS FLUENT software; S6: run ANSYS FLUENT, heat distribution plate impinging jet at different height, and to the dimensionless Nusselt number to Nu. By taking into account the influence of transition on the heat transfer of the impinging jet, the method is more consistent with the physical phenomena of the heat transfer of the impinging jet, thus improving the calculation precision.
【技术实现步骤摘要】
一种平板冲击射流传热问题的数值模拟方法
本专利技术涉及流体
,尤其涉及一种平板冲击射流传热问题的数值模拟方法。
技术介绍
冲击射流传热现象在民用和军用领域中普遍存在并被广泛应用。由于其在滞止区拥有极薄的边界层,可极大地提高传热效率,因此被广泛应用于如纸张和纺织物干燥、燃气轮机叶片的冷却、高超速飞行器的快速冷却、电子元器件的冷却和机翼除冰等。在军事领域,无人飞机的发射、武器的发射、垂直起降飞机起飞等都与冲击射流现象存在着紧密的关系。对冲击射流现象进行准确的数值模拟,对于在深入理解问题机理基础上进行优化设计具有十分重要的意义。冲击射流在滞止区受流线强烈弯曲和极大的逆压梯度影响,因此准确地预测传热率的分布一直是冲击射流数值模拟的一个难点,这也成为了湍流模型在计算逆压梯度和分离流方面的标准算例。传热率的大小一般以无量纲数努塞尔数来表示。早期的冲击射流数值计算发现,传统的模型和标准模型在计算平板冲击射流传热问题时,无法准确预测冲击板面的努塞尔数分布。随着计算机计算能力的发展,v2-f湍流模型、大涡模拟湍流模型(LES)、直接数值模拟(DNS)等方法得到了广泛运用,但是在平板冲击射流方面依然很难得得到准确的努塞尔数分布。
技术实现思路
根据现有技术存在的问题,本专利技术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: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-Launde ...
【技术保护点】
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。
【技术特征摘要】
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...
【专利技术属性】
技术研发人员:张桂勇,黄华坤,孙铁志,回达,姜宜辰,孙雷,孙哲,宗智,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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