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标题: 关于求解域设置的思考 [打印本页]

作者: KOKO 时间: 2011-5-1 08:40
标题: 关于求解域设置的思考
众所周知，求解域是Flotherm软件求解的区域，我这里下面要说到的系统则是我们求解计算是主要关心的位置。

一般来说，我们所关心的系统都会对周围区域产生一定的影响，
而在不同的系统中，这种影响的大小并不一样，我们在设置求解域时应根据实际情况来判定系统所影响的范围，
根据影响的范围设定求解域。

Flotherm的培训中建议，强制对流散热时，求解域和系统大小一致；
自然对流时，在重力反方向放大系统尺寸的两倍，其它方向放大的尺寸则同系统的大小相等。

实际上，放大求解域主要是用来计算壁面和系统外部的换热量（主要是对流换热量，还有一部分是辐射换热量）；
那么这个放大的求解域只要包括对流换热所影响的区域就可以了，并不一定严格按照Flotherm培训中的建议来确定。

求解域放大的尺寸还应该和我们所关注的对象有关，比如我们关注的物体处于系统边界，那么这时的求解域就应该适当放大。

作者: 大大苹果 时间: 2011-5-1 08:40

提到求解域放大，那么就不得不提到对流换热系数，求解域的放大主要是准确的计算这个对流换热系数；
而一般在Ambient中我们会设置求解域边界的对流换热系数，很多人在进行仿真时并不关心这个数值的设置，设置的时候随心所欲的设定，更多的人应该是根本就不设定这个数值。

一般来说，我们的系统应该是放在空气当中，也就是系统的壁面与空气进行自然对流换热，传热学里面关于空气自然对流换热系数的取值范围在1~10W/（m2?K）。所以我们在设定对流换热系数时也应该在这个范围内。

但是我们并不能确定对流换热系数的具体值，影响这个数值的因素实在太多了。也正因为如此，所以我们仿真的时候才要放大求解域，
Flotherm软件可以通过求解能量、动量和质量方程最后确定这个对流换热系数值，这个值我们可以在后处理中查到。

如果我们可以正确的设置这个数值的话，那么求解域实际上就不需要再放大了，因为我们无法准确的设置这个值，因而我们要放大求解域。

作者: 一个人 时间: 2011-5-1 08:40

1.自然对流时，如果系统是一个封闭的机柜，那么系统中的热量主要是通过边界的对流换热和外界进行热交换，还有一部分是通过辐射换热。即使系统是由开孔的机柜（一般应该是封闭的情况比较多），那么对流换热量也是占有很大一部分。

既然对流换热是主要的换热方式，那么准确的计算对流换热系数那就是决定计算结果准确性的重要因素。因而此时求解域应该比强制对流换热放大的相对应该更大一些，至于应该大到什么程度，应该根据具体的案例进行分析。

举个例子：1*1*1m的机柜，如果按照Flotherm推荐的放大求解域的尺寸，那么这个求解域的尺寸就够可观的了。而如果一个尺寸很小的机柜，那么很可能求解域放大的尺寸还不够。所以应该根据实际情况去确定求解域的大小。

而自然散热时，热空气是要向上流动的，也就是系统对其上方的区域影响的更大一些，而对其下放大区域影响较小。那么设定求解域时，其上方的尺寸就应该大一些，而下方放大的尺寸就可以小一些。

2.强制对流时，系统中大部分热量通过进出系统的风带走，系统边界的固体与气体之间对流换热量占总的换热量的份额大大减少，因而对流换热系数对求解结果的影响相对较小。
但也有例外，比如一个金属的机柜内表面贴有一个我们比较关心的元件，而该元件处的流场又较差，那么这时元件通过机柜导热，然后通过机柜与系统外对流换热进行的热交换量所占的份额就会变大，这时如果不放大求解域，对流换热系数设置也不准确的话，那么仿真结果的准确就可想而知了。

个人建议，即使强制对流也不能总是把求解域和系统设置成同样的大小。像进风口位置、出风口位置，适当放大求解域应该都是有利于仿真结果的准确性的，也会有利于仿真的收敛。

作者: 独自美丽 时间: 2011-5-1 08:40

LZ有没有尝试过，同样的系统，不同的求解区域会有多大的影响？

作者: 热热热 时间: 2011-5-1 08:40

我曾经有过一个测试的经验，对强迫对流的系统，放在一个简单的恒温箱里面（有风扇和热电偶加热来调整里面的温度）和放在一个比较高级的恒温箱里面（相当于一个空调在里面调节温度），系统的测试温度都基本上是一样的，但是换了自然对流的系统，两者的差别就很大了。
这样是不是可以和我们仿真的时候，自然对流和强迫对流的时候两者的求解域设置要求不一样箱比较？

作者: 冰雪男孩 时间: 2011-5-1 08:40

楼主的非常好，感谢分享！！
简单说一点，求解域是否放大，主要是看周围环境对系统的影响是否是你所能估计的。如果无法估计，就放大求解域。
强迫对流，系统的热量主要是通过风扇带走，所以系统表面与环境的换热较为简单（且这部分换热量较小），通常可以简单设定一个换热系数，从而不必放大求解域。
自然对流，系统内的热量，主要通过系统表面的对流和辐射方式散失至周围空气中，一般比较难估计，所以要放大求解域。
此外，对于笔记本等仿真案子，可以考虑系统应用场合的影响。可以把笔记本下方的桌子建成一个Cuboid。
如果有什么这方面的问题，欢迎跟帖交流！！

作者: 你的美 时间: 2011-5-1 08:40

同样是放大求解域，放大的程度不同，对求解可能会有不同的影响。

作者: 唱国歌 时间: 2011-5-1 08:40

而强制对流时，如果关心的器件是安装在机柜表面的话，最好能放大求解域，避免由于自己设定对流换热系数带来的误差。

作者: 最冷 时间: 2011-5-1 08:40

ss说的没错。
所以求解域需要放大到不再影响结果为佳。
至于实际应用就要靠不断的经验积累了。

作者: 阳光下 时间: 2011-5-1 08:40

呵呵，我做过的系统级的散热基本上都是风冷的，所以没有怎么出现过这样的问题，不过我一般会把对流换热系数设置成5的样子

求解区域放大到不在影响结果为佳？这个不在影响结果就不知道是多大了，不过我做过的强迫对流的，一般都没有多大的影响。

作者: 小鬼728 时间: 2018-9-11 12:22
有用顶楼主

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