案例2 - 室内暖气扩散

1.案例介绍

在寒冷的冬季，提供舒适的室内温度对于人们的生活至关重要。如何确保壁挂式空调暖气系统产生的热空气在卧室内的均匀扩散和高效传递是一个复杂的问题。格物CAE的流动传热模块可以模拟壁挂式空调暖气系统中空气的传热行为，考虑空气速度、温度分布和压力等特性，从而预测室内温度分布和舒适性。基于预测结果，可以通过改变空气出口方向、调整送风口布局等参数来优化系统设计，以实现更均匀的温度分布和更高的能量利用效率。

2.网格文件

网格文件：room.med

3.操作说明

本案例在格物CAE->流动传热模块中完成。

3.1 网格导入

下载网格文件，在 流动传热仿真 -> 网格中，类型选择 上传网格，点击上传网格，依照指示将网格文件导入。

导入网格后，可通过鼠标左键移动视角，右击平移网格体。

3.2 设置全局模型

点击 流动传热仿真 > 全局模型 ，设置 z方向 的重力加速度为 -9.81 m/s².

3.3 设置材料

点击 流动传热仿真 > 材料 右侧的[+]，添加流体材料，选择 空气。 空气的动力粘度为 0.0000183 Pa·s，密度为 1.17862 kg/m³，比热为 1004 J/kg/K，热导率为 0.02575 W/m/K。如图所示：

3.4 初始条件

点击 流动传热仿真 > 初始条件，设置湍流初值为 默认，温度为 274.15 K。如图所示：

3.5 边界条件

点击 流动传热仿真 > 边界条件 右侧的 [+]，依此进行如下边界条件的定义：

• 速度入口1

选择速度入口，点击 施加位置 右侧的 [+]，勾选inlet，设置速度大小为 2.25 m/s，速度方向类型选择自定义方向，dy为1，dz为-1，温度为 300.15 K。

设置完成情况如图所示：

• 出口

选择出口，点击 施加位置 右侧的 [+]，施加位置勾选 outlet，设置温度边界类型为定热流，热流大小为 0 W/m² 。

设置完成情况如图所示：

• 壁面1

选择壁面，点击 施加位置 右侧的 [+]，施加位置勾选 wall，设置温度边界类型为 热对流，环境温度大小为 274.15 K，对流换热系数为 3.4 W/K/m²。

• 壁面2

选择壁面，点击 施加位置 右侧的 [+]，施加位置勾选 window，设置温度边界类型为 热对流，环境温度大小为 274.15 K，对流换热系数为 9.25 W/K/m²。

3.6 求解器

在 流动传热仿真 > 求解器 > 总体求解设置 中，梯度重建类型选择 高斯-格林（非正交性迭代处理） 。 设置完成情况如图所示：

3.7 设置时间步和计算资源

点击 流动传热仿真 > 时间步&资源，时间步类型选择 变时间步长，时间步为 600，参考时间步长为 0.1 s，最大CFL数为 1，最大傅里叶数为 10，最大时间步系数为 1000，时间步变化为 0.1，计算核数为 8，输出频率为 10，即每计算10步输出一帧后处理结果，如图所示：

4. 提交计算和查看仿真结果

设置完成后，点击 仿真计算，点击 开始计算，即可提交计算。

计算完成后，在流动传热仿真处会显示绿色图标，此时可开始进行仿真结果的查看。

点击 仿真计算 -> 结果云图，选择物理场为 TempK/TempK ，点击播放键可观看流动传热过程。