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根據用戶們向Ansys流體技術團隊反饋的在自然對流冷卻仿真過程中存在的問題，Ansys工程師做了系統的解答匯總。以下知識點雖然都是在Fluent中進行實現，但方法是普適的，在其它CFD軟件中計算時同樣需要注意，希望對大家有所幫助。

不能用Fluent研究燃燒原理，Fluent在燃燒原理上設置為通用的，但可搭配Chemkin；21. 兩個interface合并后，不管是完全重合還是有超出部分，重合部分變為interior，超出部分變為wall；22. 網格中混合單元是指有三角形和四邊形（二維）或四面體或六面體（三維）；23.

仿真模型導語據悉，為研究鋰離子電池熱特性機理，針對電池表面自然對流換熱系數展開研究，通過實驗得到了電池基本生熱參數并以此建立了單體鋰離子電池生熱模型，仿真分析了恒溫條件下不同放電電流的表面自然對流換熱系數。鋰離子電池因其高比能量特性而被廣泛應用于電動乘用車輛，其使用壽命受到自放電率、溫度等因素的制約。

采用ICEM建立二維模型，劃分六面體網格，模型網格如下圖。集熱管和保溫層的材料屬性如下。水的密度設置為溫度的函數，如下，熱水器的換熱機理實際上是封閉空間的自然對流換熱，而且研究表明熱水器內水的溫差通常不超過10K，因此密度也可以用Boussineseq模型以提高收斂性。

（如啟動 / 停機、熱沖擊）；支持非線性材料熱屬性；與瞬態結構耦合方便 求解耗時長、需精細時間步控制；對初始條件和網格質量敏感 發動機啟停、焊接熱影響區、脈沖加熱、自然對流瞬態過程 Fluent（CFD 模塊） 流體與固體耦合傳熱，支持復雜流動（層流 / 湍流）、相變、多相流、輻射（P1、DO、S2S

主要涉及到二維模型LES大渦模擬的開啟、FW-H模型的使用。計算模型簡單，為氣動噪聲常用的驗證模型。通過對該案例的學習，后續可以通過該方法對各類航空航天、船舶等領域的氣動噪聲展開預報。

wx_fmt=png"></p><p class="ql-align-center">圖2.操作壓力、表壓力、絕對壓力的關系&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</p><p>&nbsp;&nbsp;對于操作壓力的設定，有一定的規范，其標準是馬赫數和密度的，在理想氣體不可壓縮流流動中（例如，對于自然對流問題），則應使用代表流動平均壓力

箱體內部初始溫度以及進風口的仿真溫度均設置為293.15K(20℃），進口風速設為0.5m/s以及1.0m/s，選擇0.5C恒流放電倍率放電，時間長短設置為1h，圓柱電池模組的自然對流換熱系數設置為10W/m2·K。

硅膠這一類設備從 Fluent 仿真的角度來看，與擋板很類似，都是厚度極小的三維實體，因此必須簡化成二維薄殼。不同的是，硅膠通常都摻雜在固體與固體之間，因此可以采用薄壁方式（Thin Wall）或者殼單元（Shell Conduction）的方法進行簡化。

</p><p><br></p><p>壁面函數基于對數律，要么忽略粘性底層，要么對粘性底層進行修正，對于粘性底層的求解仍然不夠精確，因此對于以下問題，壁面函數并不適用：</p><p>很低的雷諾數流動，如毛細現象</p><p>壁面相變問題，如壁面沸騰現象</p><p>大壓力梯度導致的邊界層分離現象</p><p>依靠體積力驅動的流動，如自然對流，浮力等</p><p>對于3D模型，邊界層歪斜度較大也不適用壁面函數

自然和工程中多數流動現象都是多相的混合流動。物理上物質的相分為氣相、液相和固相。但在多相流系統中相的概念意義更廣泛。在多相流中，相被定義為一種對浸沒其中的流體及勢場有特定的慣性響應及相互作用的可分辨的物質。例如，同一種物質的不同尺寸顆粒都可以被看作不同的相，因為相同尺寸的顆粒集合對流場具有相似的動力學響應。

通常是忽略固體變形對流場的影響。(2) 雙向流固耦合?？紤]流場對固體變形的影響，同時也要考慮固體形變對流場的影響。計算量很大，而且很難收斂。(3) 熱應力計算。這個主要是溫度與結構的耦合。計算結構在溫度變化影響下的應力應變分布。流固耦合計算量相當大，主要是因為固體計算對內存的消耗很大。

硅膠 這一類設備從 Fluent 仿真的角度來看，與擋板很類似，都是厚度極小的三維實體，因此必須簡化成二維薄殼。不同的是，硅膠通常都摻雜在固體與固體之間，因此可以采用薄壁方式（Thin Wall）或者殼單元（Shell Conduction）的方法進行簡化。

自然對流式自然對流式熱管理方案利用電池箱內的空氣自然對流進行散熱。該方案成本較低，但對環境要求較高，且可能會影響電池性能。強制對流式強制對流式熱管理方案通過設置風扇等設備，強制電池箱內的空氣進行對流，提高散熱效率。該方案適用于對散熱要求較高的場合，但需要考慮風扇等設備的能耗和噪音問題。

基于有限體積方法，支持多種類型網格，通過求解納維-斯托克斯方程，用于處理二維、二維對稱、三維，穩態或非穩態，層流或湍流，不可壓或微可壓流體，等溫或非等溫等多種計算問題。擁有多種不同的湍流模型，例如雷諾平均模型（Reynolds Average Navier-Stokes: RANS）與大渦模擬模型(Large Eddy Simulation: LES)。