案例4 - 绕太阳能电池板流动

1.案例介绍

本案例使用格物CAE不可压缩流模块。

太阳能电池板是通过吸收太阳光,将太阳辐射能通过光电效应或光化学效应直接或间接转换成电能的装置。太阳能照射在太阳能电池板上,一部分的能量转化为电能,其余的能量以热能的形式散发到空气中。太阳能电池板的尺寸,封装材料和环境条件对太阳能电池板的工作效率有很大影响。

Image 1 Image 2

通过格物CAE中的不可压缩流体模块,进行太阳能电池板周边空气流动的稳态计算,通过分析周边速度场以及压力场,为太阳能电池板的的布置以及尺寸提供指导意见。

2.网格/计算文件

网格文件:Panel.med

3.操作说明

本案例在格物CAE->不可压缩流体模块中完成。

3.1 网格导入

下载网格文件,在 不可压缩流体仿真->网格 中,点击上传网格,依照指示将网格文件导入。

网格导入

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 湍流模型

点击 不可压缩流体仿真,进行湍流模型的选取。选择湍流模型为 k-epsilon,,其他保持默认。

湍流模型

3.3 材料选择

点击 材料 右侧的 [+],添加流体材料,选择 空气

空气的运动粘度为 0.000018 Pa·s,密度为 1.2 kg/m3。如图所示:

材料选择

3.4 初始条件

点击 初始条件,设置初始状态下流场的速度均为 0。将湍流初值的类型改为 默认

初始条件

3.5 边界条件

点击 边界条件 右侧的 [+],依此进行如下边界条件的定义:

  • 周期性边界面

选择周期性边界面,点击施加位置右侧的 [+],施加位置选择 Inlet 和 Outlet,填写平移向量 dx 为 12m

设置完成情况如图所示:

边界条件

  • 壁面

点击选择壁面,点击施加位置右侧的 [+],施加位置选择 Bottom 和 Inner_wall,开启滑移壁面,并填写x方向速度为 2m/s

设置完成情况如图所示:

边界条件

  • 对称面

点击选择对称面,点击施加位置右侧的 [+],施加位置选择 Symmetry

设置完成情况如图所示:

边界条件

3.6 动量源项

点击体组右侧的 [+] 按钮,点击 动量源项,并在 动量源项1 下,点击施加位置右侧的 [+], 施加位置选择 volume,并填写动量源项Su为 -10.24N/m2

设置完成情况如图所示:

边界条件

3.7 求解设置

点击求解器 > 总体求解设置 , 选择梯度重建类型为最小二乘法,选择拓展相邻网格为 无(只用于面网格), 取消 在动量方程中处理转置梯度和散度源项

设置完成情况如图所示:

边界条件

3.8 时间设置

点击 时间步&资源,保持定时间步长计算,选择时间步数为 1000,时间步长为 0.01 s,选择输出频率为 100,即每1秒输出一帧后处理结果,如图所示:

时间设置

可在计算核数栏选择填入需要使用的计算核数。

4. 计算和仿真结果

设置完成后,点击 仿真结果,点击 开始计算,即可提交计算。

计算和仿真结果

计算完成后,在不可压缩流体仿真处会显示绿色图标,此时可开始进行仿真结果的查看。

计算和仿真结果

点击 仿真计算->结果云图,选择物理场为 Velocity/Magnitude ,点击播放键可观看流动过程。

在第 1000 步,即 t=1s 时,速度场云图分布如下:

计算和仿真结果