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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 仿真模拟 » FLUENT & CFX » 圆管管束外局部努塞尔数Nu怎么求？
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sh060321

新虫 (初入文坛)

[求助] 圆管管束外局部努塞尔数Nu怎么求？ 已有1人参与

如图，空气沿Z轴正向流动。利用fluent模拟完成之后，想求圆管管束外局部努塞尔数Nu和局部阻力系数f，看看到哪个地方速度和热都充分发展了。Re=400，速度入口，空气入口条件：0.1m/s，290K；outflow出口，恒壁温340K。
局部努塞尔数计算：Nux=hd/K (d水力直径，k流体导热系数)
h=Q/A△Tlog（△Tlog对数平均温差）
关键就在于对数平均温差的求取。
△Tlog=（（Tw-Tin）-（Tw-Tout））/ln（（Tw-Tin）/（Tw-Tout））
选定一个截面，如图中的AB或者CD，Tout就可以求得。但是Tin应该取距离Tout多远的截面呢？跟划分的网格大小有关？
望高手指教，新手谢谢了。。
圆管管束外局部努塞尔数Nu怎么求？
图片.jpg
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像梦一样自由
1楼 2013-12-17 20:26:52
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

onesupeng

金虫 (职业作家)
引用回帖:
5楼: Originally posted by sh060321 at 2013-12-18 11:05:52
我取的流出温度是一个截面上的质量平均，所以流出的温度不必是均匀的。
如果用dT/dz=0，不就是充分发展了吗？我计算的目的想看入口段有多长，以及用相应的特征数表征充分发展。如果直接用这个条件是不是哟写不妥啊 ...

你看入口的发展段，目的就只找到充分发展的那个长度，那你为什么不可以取一个预估后的足够长的长度，运用dT/dz=0,然后直接看入口发展段有多长？

而如果你取短于发展段的计算域，用什么边界条件都难以独立研究发展段的长度啊。。。。。。你是根据什么人的经验还是文献这么做的？根据我在流体、传热里面的理解，不大可能有这种做法（即便有，大约是发表在很差很差的杂志上的）~
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6楼2013-12-18 15:16:43
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onesupeng

金虫 (职业作家)

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
1592203609: 金币+2, 谢谢回帖！ 2013-12-20 11:55:46
你这个，大家都还比较难猜。

回答你的问题之前，先说一句，你模拟的所有边界条件应该说得更明白一点。

首先，按照你给的定义，Nu公式中的Q，为k\partial T/\partial R |w, 即壁面上的热流量。

在你特定的问题里面，指标已经写的很明确：
Tw圆柱壁面温度
Tin入口温度
Tout出口温度
所以我都没有看出哪儿是难点？这和什么多少网格哪个截面就没有关系。

不过我这里提出几点疑问，首先是你的四周的避免温度是什么条件？你出口用常温是否合理？你的Nu的定义是哪儿来的？按照你的模拟对于Tin=Tout的情况，怎么办？所以我非常不建议用这个定义方式。完全可以将△Tlog项改为Tw-Tin/Tout/Twall 中的任意一个，具体看你其他边界条件怎么定。
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sh060321
长期招收博士生，参见http://fsl-unsw.com
2楼2013-12-18 07:45:41
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普通回帖

sh060321

新虫 (初入文坛)
送红花一朵
引用回帖:
2楼: Originally posted by onesupeng at 2013-12-18 07:45:41
你这个，大家都还比较难猜。

回答你的问题之前，先说一句，你模拟的所有边界条件应该说得更明白一点。

首先，按照你给的定义，Nu公式中的Q，为k\partial T/\partial R |w, 即壁面上的热流量。

在你特定的问 ...

谢谢您的回答。不好意思，忘记写了，四周壁面为对称边界。这个图是我简单画的示意图，计算的时候只有一根管子在中间。您说的出口用常温是否合理，这个为什么不合理呢？Nu的定义传热学书上就有，Nux只是表示在x处的Nu，这里我可能没有表述清楚。Tin=Tout？不会的吧，如果真有这样子的，那就是表示传热已经达到平衡了，没有传热了，不过我这里的模拟没有出现这种情况。还是您说取的Tin与Tout取值的两个截面距离太短了，Tin=Tout？您说的△Tlog项改为Tw-Tin/Tout/Twall 中的任意一个，是△Tlog=Tw-Tin或者=Tout或者=Twall 吗？我不太明白，如果这么算的话，局部换热系数有怎么算呢？在我的这个模拟中，进口为速度入口，圆柱壁面为恒温，出口为自由流动出口，四周为对称边界。
非常谢谢您的参与，还望能再次得到您的再次指教。
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像梦一样自由
3楼2013-12-18 10:13:05
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onesupeng

金虫 (职业作家)
引用回帖:
3楼: Originally posted by sh060321 at 2013-12-18 10:13:05
谢谢您的回答。不好意思，忘记写了，四周壁面为对称边界。这个图是我简单画的示意图，计算的时候只有一根管子在中间。您说的出口用常温是否合理，这个为什么不合理呢？Nu的定义传热学书上就有，Nux只是表示在x处的 ...

首先，我们假定，你流入的流体的温度是Tin，那么，实际上你怎么控制让流出的温度是均匀的？一种非常自然的条件就是出口温度的法向梯度为零，即温度不再随着z的变化而变化，即你所谓的“充分发展”~

如果你的Tout可以是均匀的，那么Tin=Tout为什么没有传热？只要Tin和Tout与Tw不相等，传热是就一定存在。


所以我觉得按照你提供的信息，你的出口问题用dT/dz=0是比较合理的，然后定义△Tlog=Tw-Tin
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4楼2013-12-18 10:23:14
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sh060321

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
4楼: Originally posted by onesupeng at 2013-12-18 10:23:14
首先，我们假定，你流入的流体的温度是Tin，那么，实际上你怎么控制让流出的温度是均匀的？一种非常自然的条件就是出口温度的法向梯度为零，即温度不再随着z的变化而变化，即你所谓的“充分发展”~

如果你的Tou ...

我取的流出温度是一个截面上的质量平均，所以流出的温度不必是均匀的。
如果用dT/dz=0，不就是充分发展了吗？我计算的目的想看入口段有多长，以及用相应的特征数表征充分发展。如果直接用这个条件是不是哟写不妥啊?
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像梦一样自由
5楼2013-12-18 11:05:52
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onesupeng

金虫 (职业作家)
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5楼: Originally posted by sh060321 at 2013-12-18 11:05:52
我取的流出温度是一个截面上的质量平均，所以流出的温度不必是均匀的。
如果用dT/dz=0，不就是充分发展了吗？我计算的目的想看入口段有多长，以及用相应的特征数表征充分发展。如果直接用这个条件是不是哟写不妥啊 ...

“我取的流出温度是一个截面上的质量平均，所以流出的温度不必是均匀的。”

这句话不理解，你可否讲的细致一点。。。
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7楼2013-12-18 15:18:00
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sh060321

新虫 (初入文坛)
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6楼: Originally posted by onesupeng at 2013-12-18 15:16:43
你看入口的发展段，目的就只找到充分发展的那个长度，那你为什么不可以取一个预估后的足够长的长度，运用dT/dz=0,然后直接看入口发展段有多长？

而如果你取短于发展段的计算域，用什么边界条件都难以独立研究发 ...

我还是不太明白运用dT/dz=0怎么来判断是否充分发展。在本例中Z轴正向是流动方向，在这个方向上梯度为0，那不是表示充分发展段流体温度处处相等了呢？但是在充分发展段局部Nu相等不是也是表示充分发展吗，这里只要Nu不为0不是表示还有传热吗？
计算域我取长了：流道长度=50倍流道宽度（流道截面为正方形），而且后面还有加长的，应该足够了吧。
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像梦一样自由
8楼2013-12-20 09:57:31
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sh060321

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
7楼: Originally posted by onesupeng at 2013-12-18 15:18:00
“我取的流出温度是一个截面上的质量平均，所以流出的温度不必是均匀的。”

这句话不理解，你可否讲的细致一点。。。...

“我取的流出温度是一个截面上的质量平均，所以流出的温度不必是均匀的。”
就是取一个流道截面，在这上面质量平均来求温度。所以没有必要考虑均匀不均匀吧。
还望您赐教，谢谢了。
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像梦一样自由
9楼2013-12-20 10:00:44
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onesupeng

金虫 (职业作家)

【答案】应助回帖

引用回帖:
8楼: Originally posted by sh060321 at 2013-12-20 09:57:31
我还是不太明白运用dT/dz=0怎么来判断是否充分发展。在本例中Z轴正向是流动方向，在这个方向上梯度为0，那不是表示充分发展段流体温度处处相等了呢？但是在充分发展段局部Nu相等不是也是表示充分发展吗，这里只要N ...

关于充分发展流动dT/dz=0设置，和你流动充分发展用的outflow是一个道理。所谓充分发展，就是流动、温度沿着轴向不再变化。

至于是否够长，取决于你的流动粘性、扩散系数等。

是否有有传热不是充分发展与否的依据，而是往前走温度是否还在变化。
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10楼2013-12-20 12:52:34
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