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《数值传热学》研究生课程教学资源（教案）流动传热问题数值仿真多层次案例

本教学案例设计坚持“紧跟学科发展、突出能力提高”，面向能源、航天航空、化工等领域国家重大需求，科教相长，及时更新研究生课程案例教学内容，将流动传热问题数值仿真教学案例设计与国家重大需求高度匹配，设计了包含流动传热数值模拟自编程基础案例以及面向芯片热管理、电池热管理、太阳能高效利用等为背景的能力提高实践案例。通过上述多层次的案例，既夯实研究生基础理论知识，又培养研究生运用数值方法解决实际工程问题的能力，达到培养研究生的创新意识和创新能力的目的。

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动量守恒方程： 222 2 2 2 1 f f f u u u p u u u u v w x y z x x y z             + + = − + + +            (2-2) 2 2 2 2 2 2 1 f f f v v v p v v v u v w x y z y x y z             + + = − + + +            (2-3) 222 2 2 2 1 f f f w w w p w w w u v w x y z z x y z             + + = − + + +            (2-4) 流体区域的能量守恒方程： 222 2 2 2 f f f f f f f f pf T T T T T T u v w x y z c x y z           + + = + +             (2-5) 固体区域的能量守恒方程 222 2 2 2 0 sss s TTT x y z       + + =      (2-6) 其中u，v，w为速度在三个方向上的分量，ρf、λf、μf、λs分别为流体的密度、导热系数、粘性以及固体的导热系数。 3. 数值模拟过程 (1) 启动 Fluent 并导入网格步骤 1.在 Windows 系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS Dynamics Fluent 19.0 命令，启动 Fluent 19.0。步骤 2. 启动 Fluent 后，进入 Fluent Launcher 界面。在此界面上设置计算的问题是二维问题（2D）还是三维问题（3D）、计算精度是单精度还是双精度、计算过程是串行计算还是并行计算等，对于本目标，选择三维、双精度、并行计算，设置完成后点击 OK 进入 Fluent 界面，如图 2-2 所示。步骤 3.在 Fluent 主界面中，单击主菜单中的 File→Read→Mesh，弹出 Select 对话框，选择网格文件，单击 OK 按钮便可导入网格，如图 2-3 所示。步骤 4.单击 Setting Up Domain 功能区中的 check 按钮对网格进行质量检查，如果质量不好或网格有问题，这一步会失败。图 2-4 给出了三种常见的网格读取失败情况，此时需要对模型重新进行网格划分。步骤 5.在 Fluent 中，网格是以米（m，SI 长度单位）为单位进行存储的，因此如果在建立网格时使用的是另一种长度单位（厘米、英寸等），需要进行相应的单位转换。例如本问题中需要把米（m）转化为毫米(mm)，单击 Scale 按钮，弹出 Scale Mesh(网格缩放)对话

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