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OpenFOAM散热器自然散热问题

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38 帖子 2 发布者 16.9k 浏览
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  • D 离线
    D 离线
    Do1975
    写于2024年5月17日 06:37 最后由 编辑
    #1

    各位老师好,我在使用OpenFOAM做散热器自然散热(二维模型),如图(a)所示,底部设置一个热流密度,热量会传递到Heatsink进行自然散热。
    对应的边界条件和传热方程如图(b)所示,原始求解器采用的是buoyantBoussinesqSimpleFoam,但在TEqn.H做了一定修改:因为本案例采用的是层流模型,故去掉了alphaEff,替换成DT,DT是(热传导系数除以(密度和比热容乘积)),同时也去除辐射相关的代码。
    上述热传导系数分别为空气和铝(Heatsink),密度和比热容设置为空气的材料属性。
    图(c)和图(d)分别为计算后的温度场和速度场云图。
    但是我发现一个问题,理论上热源会先传递到Heatsink再进行散热,因此图(c)中Heaksink区域的温度应该为红色,而不是只有右下角一点区域为红色。
    请各位老师指教下,哪边出问题了。
    自然散热问题.png

    1 条回复 最后回复
  • 李 离线
    李 离线
    李东岳 管理员
    写于2024年5月17日 06:53 最后由 编辑
    #2

    你那个heatsink的导热系数加大一些,应该就可以了

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    1 条回复 最后回复
  • D 离线
    D 离线
    Do1975
    写于2024年5月17日 07:10 最后由 编辑
    #3

    李老师,这个我也尝试过,从现在的237增加到237000,温度云图和colorbar并没有明显的变化。

    温度云图2.png

    1 条回复 最后回复
  • 李 离线
    李 离线
    李东岳 管理员
    写于2024年5月17日 07:34 最后由 编辑
    #4

    你这个基本就是恒温了,你看293跟296基本没区别

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    D 1 条回复 最后回复 2024年5月17日 08:09
  • D 离线
    D 离线
    Do1975
    在 2024年5月17日 08:09 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #5

    @李东岳 李老师,我觉得这个跟恒温应该没有关系,我做了不同热流密度的对比(如图1所示),温度区间变大但整体云图变化也较小。而如图2中文献的温度云图来看,整个散热器的温度较为均匀,这才符合散热物理现象。
    但是感觉边界条件和方程没有写错,所以不清楚哪边除了问题。

    不同热流密度下温度云图.png
    图1 不同热流密度下温度云图

    文献参考.png
    图2 参考文献的温度云图【https://doi.org/10.1007/s00231-019-02574-5】

    1 条回复 最后回复
  • 李 离线
    李 离线
    李东岳 管理员
    写于2024年5月17日 08:39 最后由 编辑
    #6
    • 图1a,温度变化293-296,基本是恒温
    • 图1b,温度变化293-333,图1c,温度变化更大

    挺合理啊

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    D 1 条回复 最后回复 2024年5月18日 07:32
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    D 离线
    Do1975
    在 2024年5月18日 07:32 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #7

    @李东岳 李老师,我尝试把迭代步数增加,能达到我想要的效果了(散热器颜色均匀),但是出现了另外的问题,现在迭代步数增加到30000步了,虽然温度云图已经稳定了,但是颜色条一直往上跑(附gif图),没有收敛的趋势,或许需要继续增加迭代步数。
    这也带来两个疑问:
    1)会不会是控制方程写错或边界条件写错导致不收敛;
    2)这么多的迭代步数求解时间很长,即使用了并行计算(28核),也需要将近一小时的计算时间,显然不利于后续开展优化计算。有什么可以加快迭代计算方法吗?还是说自然散热求解本身就需要这么长的时间。我用商软计算只需要几分钟(数百次迭代)就可以计算出来了。

    Temperature动图.gif
    附图:温度变化动图

    1 条回复 最后回复
  • 李 离线
    李 离线
    李东岳 管理员
    写于2024年5月18日 10:10 最后由 编辑
    #8

    看起来是设置的问题,如果你能把你的算例发上来,我可以给你看看。

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    D 1 条回复 最后回复 2024年5月18日 10:54
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    Do1975
    在 2024年5月18日 10:54 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #9

    @李东岳 谢谢李老师,附件是我的Case,麻烦老师您帮忙看看哪边出问题了。
    代码的一些说明:
    1)几何模型中Heatsink是通过读取0文件夹下gamma场进行生成的;
    2)UEqn.H代码中增加了源项,其中si是阻流系数,用来区分Heatsink(si=alphamax)和Air(si=0);
    3)TEqn.H代码中的DT通过插值方式分别在Heatsink和Air区域赋予不同的值。

    Case.zip
    附件:自然散热Case

    1 条回复 最后回复
  • 李 离线
    李 离线
    李东岳 管理员
    写于2024年5月20日 13:03 最后由 编辑
    #10

    明天给你看一下 老铁

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    D 1 条回复 最后回复 2024年5月21日 06:52
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    Do1975
    在 2024年5月21日 06:52 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #11

    @李东岳 好的,麻烦李老师了。:chouchou:
    说明下,OpenFOAM使用的是6.0版本。
    我把迭代次数增加到50000步,也还是出现一样的问题:134: 。

    1 条回复 最后回复
  • 李 离线
    李 离线
    李东岳 管理员
    写于2024年5月21日 08:16 最后由 编辑
    #12

    你这里面有个自己写的代码,需要用你写的代码来跑么

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    D 1 条回复 最后回复 2024年5月21日 08:21
  • D 离线
    D 离线
    Do1975
    在 2024年5月21日 08:21 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #13

    @李东岳 应该直接编译就可以跑了

    1 条回复 最后回复
  • 李 离线
    李 离线
    李东岳 管理员
    写于2024年5月21日 08:29 最后由 编辑
    #14

    自己写的代码bug不好判断,无法判断是代码的bug,还是算例的bug,我只能用openfoam官方的求解器跑算例,然后看你算例设置是否有问题。你有官方求解器能跑的算例么?

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    D 1 条回复 最后回复 2024年5月21日 08:32
  • D 离线
    D 离线
    Do1975
    在 2024年5月21日 08:32 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #15

    @李东岳 这个没有,因为Heatsink的引入是通过代码实现的,所以我是基于官方求解器上进行添加的。大部分都没有动原来官方求解器代码。
    另外一个考虑是,官方使用的是湍流模型,而我使用的是层流模型,有点不一样。

    1 条回复 最后回复
  • 李 离线
    李 离线
    李东岳 管理员
    写于2024年5月21日 08:53 最后由 编辑
    #16

    你有没有用过chtMultiRegionFoam,可以处理多域传热问题

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    D 1 条回复 最后回复 2024年5月21日 09:19
  • D 离线
    D 离线
    Do1975
    在 2024年5月21日 09:19 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #17

    @李东岳 李老师,这个求解器我还没用过。
    目前我是按拓扑优化的处理方式来计算多域传热问题,有点类似《无痛苦N-S方程笔记》中Darcy-Brinkman-Stokes 方程的处理方式。
    【在我的模型中,源项为si=-alpha*u,其中alpha由gamma来控制,gamma=1代表Air,gamma=0代表Heatsink】
    51e41b3d-82f3-4b1c-b0bf-262b1dd6ca88-image.png
    图1 Darcy-Brinkman-Stokes介绍

    1ca9a814-b3d6-4edb-b094-5fe603259123-image.png
    图2 自然散热拓扑优化模型[source: Applied Energy 314 (2022) 118984]

    1 条回复 最后回复
  • 李 离线
    李 离线
    李东岳 管理员
    写于2024年5月22日 07:53 最后由 编辑
    #18

    文章下载不下来。不知道你的导热系数DT是不是有个明确的固体气体分界。

    http://dyfluid.com/index.html
    需要帮助debug算例的看这个 https://cfd-china.com/topic/8018

    D 1 条回复 最后回复 2024年5月22日 08:01
  • D 离线
    D 离线
    Do1975
    写于2024年5月22日 07:57 最后由 编辑
    #19

    好像找到问题了。:xiezuoye:
    我把tolerance从1e-6改为1e-5计算就可以收敛了,到100000步的时候温度不再发生变化。
    但是想请教下各位老师,tolerance这种一般如何设置呢?有什么依据来源?还是说只能根据模型来进行调试?:141:

    5a0f2ec5-afe8-4f5c-9861-db35045c32e9-image.png
    图1 fvSolution设置

    1 条回复 最后回复
  • D 离线
    D 离线
    Do1975
    在 2024年5月22日 08:01 中回复了 李东岳 最后由 编辑
    #20

    @李东岳 李老师,是明确的。导热系数使用的是Air(0.024),Heatsink(237),并且为常值,不随温度进行变化。

    1 条回复 最后回复
2024年5月17日 06:37

5/38

2024年5月17日 08:09

未读 33
2024年5月29日 09:19
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