UserdefinedNuHeatConvective2ports-两接口热对流-自定义努塞数
1) 模型路径
TYThermals.HeatTransfers.HeatConvections.UserdefinedNuHeatConvective2ports
2) 图标设计
两接口热对流-自定义努塞数模型图
3) 功能描述
两接口热对流（自定义努塞数）模型是流体与材料之间外部混合对流换热过程，考虑了自由对流和强制对流，流体可为用户定义恒定特性流体或环境湿空气，该模型可直接自定义努塞尔数表达式。模型可以通过设置结构参数、瑞利数、雷诺数、努塞尔数表达式以及流体特性等参数，实现不同的传热效果，相对于单接口热对流-自定义努塞尔数，该模型增加了一个流体热端接口，该模型增加了一个流体端热接口, 能够提供流体温度和流体热流率等。
4) 基本假设
物体内部温度均匀分布
5) 模型接口
接口 | 变量 | 范围/单位 | 数据维度 | 数据类型 | 描述 |
solid | Q_flow | W | [1] | Real | 接口热流量 |
T | K | [1] | Real | 接口温度 | |
fluid | Q_flow | W | [1] | Real | 接口热流量 |
T | K | [1] | Real | 接口温度 | |
RealInput | flvSignal | --- | [1] | Real | 接口信号 |
6) 模型参数
tab参数 | group参数 | 参数名称 | 默认值 | 单位 | 参数描述 |
常规 | 结构参数 | theta | 90 | deg | 相对于水平的倾斜角 |
cearea | 1e-4 | m2 | 对流换热面积 | ||
cdim | 10 | mm | 热交换特征长度 | ||
瑞利数 | lowerRa | 1e8 | / | 低瑞利数 | |
upperRa | 1e9 | / | 高瑞利数 | ||
雷诺数 | lowerRe | 10000 | / | 低雷诺数 | |
upperRe | 50000 | / | 上雷诺数 | ||
努塞尔数 | FreeNuLamExp | (0.825 + (0.387 * (Gr * sin(theta) * Pr) ^ (1 / 6)) / (1 + (0.492 / Pr) ^ (9 / 16)) ^ (8 / 27)) ^ 2 | / | 自由层流努塞尔数表达式 | |
FreeNuTurbExp | (0.825 + (0.387 * (Gr * sin(theta) * Pr) ^ (1 / 6)) / (1 + (0.492 / Pr) ^ (9 / 16)) ^ (8 / 27)) ^ 2 | / | 自由湍努塞尔数表达式 | ||
ForceNuLamExp | 0.709 * Re ^ (0.5) * Pr ^ (1 / 3) | / | 强迫层流努塞尔数表达式 | ||
ForceNuTurbExp | 0.037 * Re ^ (0.8) * Pr ^ (1 / 3) | / | 强迫湍努塞尔数表达式 | ||
流体特性 | 类型选择 | FluidType | “常物性” | / | 流体物性选择 |
VarflvSignal | false | / | =true,可变流速输入打开，默认为false | ||
基本参数 | vfluid | 2 | m/s | 流体速度 | |
常物性 | rho | 1.20399 | kg/m3 | 密度 | |
cp | 992.532 | J/(kg.K) | 比热容 | ||
alpha | 0.03661 | 1/K | 热膨胀系数 | ||
mu | 1.91461e-05 | Pa.s | 绝对粘度 | ||
lambda | 0.0262096 | W/(m.K) | 热传导系数 | ||
湿空气 | pfluid | 0 | bar | 流体压力 | |
rh | 40 | / | 湿空气相对湿度 |
7) 模型变量
变量类型 | 变量名称 | 单位 | 类型 | 描述 |
结果变量 | Q_flow | W | Real | 热流量 |
Twall | degC | Real | 壁面温度 | |
Tfluid | degC | Real | 流体温度 | |
Re | / | Real | 雷诺数 | |
Ra | / | Real | Rayleigh数 | |
Nu | / | Real | Nu数（努塞尔数） | |
Pr | / | Real | 普朗特数 | |
Gr | / | Real | Grashof数 | |
Nu_free | / | Real | Nu数free（自由努塞数） | |
Nu_force | / | Real | Nu数force（强制努塞数） | |
hcoeff | W/(m2.K) | Real | 对流换热系数 | |
中间变量 | Tflim | degC | Real | 边界膜温度 |
ah | kg/kg | Real | 绝对湿度 |
8) 参数设置
1) 自由对流在瑞利数“lowerRa”和“upperRa”范围内发生层流和湍流的过渡；
2) 强制对流在雷诺数“lowerRe”和“upperRe”范围内发生层流和湍流的过渡；
9) 模型原理
1) 边界膜温度计算
2) 普朗特数Pr
3) Grashof数
4) Rayleigh数
5) 流体速度
6) 雷诺数
7) 自由对流努塞数
8) 强对流努塞尔数
9) 混合对流努塞尔数
10) 通过计算的混合对流努塞尔数，可以对对流换热系数进行定义
11) 最终结合对流换热系数和对流换热面积，可以计算对应的热流率
其中
lambda | 导热系数 |
g_n | 重力加速度 |
cp | 比热容 |
mu | 动力粘度 |
alpha | 热膨胀系数 |
F( ) | 双曲正切平滑切换函数 |
10) 参考文献
无