STAR

STAR-CCM+是CD-adapco公司推出的CFD集成化平台，可对真实条件下工作的产品和设计进行流体、固体的相关仿真。自然对流传热，指不依靠外力推动，由流体自身温度场的不均匀所引起的流动，参与换热的流体由于各部分温度不均匀而形成密度差，从而在重力场或其他力场中产生浮升力所引起的对流传热现象。模型描述：仿真无限长同心圆柱腔内的自然对流传热。

东西/原料

STAR-CCM+ 12.02.010

模子导入

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双击桌面图标启动STAR-CCM+ 12.02.010程序，新建一个simulation，选择Parallel on Local Host，Compute Processes设为2，点击OK。
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点击File > Import > Import Volume Mesh，导入软件help自带的startutorialsdata文件夹里的concylMesh.ccm，保留定名conCyl.sim。因为模子对称，所以采用半圆柱腔进行仿真，中间截面设为对称鸿沟。

物理模子

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双击Continua > Physics 1> Models设置流体属性。
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点击Continua > Physics 1 > Models > Gas > Air，将Dynamic Viscosity设为1.846e-5 Pa·s，Specific Heat设为1007 J/kg·k，Thermal Conductivity设为0.0263 W/m·K。
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点击Continua > Physics 1 > Reference Values，将Gravity设为[0.0, -9.81] m/s^2，Reference Density设为1.1614 kg/m^3，Reference Pressure设为100000 Pa。
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点击Continua > Physics 1 > Initial Conditions > Static Temperature，初始温度设为300 K。

鸿沟前提

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点击Regions > ConvectionCylinders > Boundaries > Inner Wall > Physics Conditions，设置Thermal Specification前提为Temperature。随后将Inner Wall > Physics Values > Static Temperature设为306.3 K。
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采用不异方式设置Outer Wall，Static Temperature设为293.7 K。

求解前提

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点击Solvers > Coupled Implicit，将Courant Number设为100。在耦合求解器中凡是用Courant Number来调节计较的不变性与收敛性。凡是，Courant Number越大，收敛越快，但不变性逐渐降低。
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点击Stopping Criteria > Maximum Steps，设为300。

后处置显示

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建立一个scalar scene监控温度。点击Scalar Scene 1 > Displayers > Scalar 1 > Scalar Field，Function设为Temperature。点击Scalar 1 > Contour Style选择Smooth Filled。
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右键Scalar Scene 1 > Displayers，新建一个Vector监控流速。
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右键Reports选择New Report > Heat Transfer，Parts选择Inner Wall。同理，再建立监测Outer Wall的Heat Transfer陈述。
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右键Reports选择New Report > Expression，重定名为Heat Balance，用来监测圆柱腔表里壁的热量均衡。右键Heat Balance选择Create Monitor and Plot from Report。

计较

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Ctrl+S保留文件，接着初始化，起头计较。

成果

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残差曲线。
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Heat Balance曲线。
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温度场云图。点击Scalar Scene 1 > Displayers > Scalar 1 > Color Bar，将Title Height设为0.04，Label Height设为0.035。
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流速场云图。

对比

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将模子另存为conCyl_Copy.sim，点击菜单栏Solution > Clear Solution。
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双击Continua > Physics 1> Models编纂流体属性，打消Gravity，保留sim文件，并从头提交计较。
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计较完当作后，同时打开conCyl.sim，双击显示Scalar Scene 1。别离在两个sim文件中，右键Scalar Scene 1，选择Linked View。
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左键拖拽conCyl-Scalar Scene 1至窗口右侧，并列显示两次计较的温度和流速云图。显然，勾失落Gravity属性后，不再有由重力引起的浮升流动现象，空气不再流动，只在径标的目的进行传热。

当量热导率系数

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右键Reports选择New Report > Volume Average，重定名为k，Parts选择ConvectionCylinders，Field Function选择Thermal Conductivity。
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右键Reports选择New Report > Expression，重定名为Qcond，在Definition处输入圆筒壁导热量公式。
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界说等效导热率系数，右键Reports选择New Report > Expression，重定名为Keq，在Definition处输入计较公式。运行Keq，在Output处查看成果为2.55，这申明在考虑天然对传播热时，比纯真的热传导传递的热量多2.55倍，天然对流有强化散热的结果。