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hanzhang654321 发表于 2011-10-27 11:19:25

flotran热流耦合和多组份分析的问题（详细）？

大家好，我是ansys新手，初学flotran，在分析变压器的散热情况。

我想分析的是一个变压器，中间的铁心发热，铁心外部是油，外面是变压器箱，变压器箱外面是空气。
涉及到一种气体-空气，一种液体，油，以及固体，并且考虑自然对流情况，即考虑重力。
如下图所示：

我想问的问题是
1 这样的问题使用flotran，中的fluid141,fluid142，可以解决么？
2 如果不考虑形变的话，在流固边界上需要施加fsin标志实现流固耦合吗？还是不用加任何标志，软件会自动在流固边界上耦合的呢？
3 如果想考虑两种流体的话（空气和油），则必须使用多组份，将sp01设为空气，sp02设为油进行分析。
虽然现在可以运行，但是好像结果有些问题。
我做的验证如下，不用多组份，流体部分只是空气，那么可以材料可以设为air-si，计算得最高温为80C
使用多组份，将sp02油的部分也设置为空气，这样的情况应该和上面的分析时一样的，但最高温为600C
为什么会有这样的差别，是我使用多组份的程序有问题么？

我的程序如下（考虑多组份）。感谢您百忙之中的阅读，谢谢！
!新的较为准确的结果
!增加剖分的密度，对于收敛时绝对有好处的
!辐射有点小问题，先不考虑辐射
/clear
/filname,liuti88
/title,liuti
*SET,XIRON,0.1 !铁心
*SET,xiang,0.5!流体
*SET,xiangzi,0.6!变压器壳
*SET,xiangziz,2   !空气壳
/PREP7
!定义单元类型及单元属性设置
ET,1,FLUID141
KEYOPT,1,1,2!两种组份
KEYOPT,1,4,0!Do not include displacement DOFs.
!定义材料导热系数
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,KXX,2,,25.9!树脂
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,KXX,3,,237.5!高低压绕组
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,KXX,4,,45!铁心
MP,KXX,2,25.9!变压器壳的导热系数
MP,KXX,4,45!铁心的导热系数
MP,C,2,70
MP,C,4,46
MP,DENS,2,2700
MP,DENS,4,5400

!建立整体的模型
RECTNG,-xiangzi/2,xiangzi/2,-xiangzi/2,xiangzi/2,
RECTNG,-xiang/2,xiang/2,-xiang/2,xiang/2,
RECTNG,-XIRON/2,XIRON/2,-XIRON/2,XIRON/2,
RECTNG,-xiangziz/2,xiangziz/2,-xiangziz/2,xiangziz/2,
AOVLAP,all
numcmp,AREA
!赋予材料特性
ALLSEL,ALL
ASEL,S,area,,1
AATT,4          !铁材料
ASEL,S,area,,3
ASEL,a,area,,4
AATT,1         !流体标号为1
ASEL,S,area,,2
AATT,2          !变压器外部铁箱先用树脂材料分析
!中部短线
ALLSEL,ALL
lesize,all,0.03
AMESH,ALL
!施加边界条件
/SOLU
!!为了定义空气和变压器油的节点!!!!
ASEL,S,area,,3
nsla,s,1
cm,kongqi,node!空气节点
ASEL,S,area,,4
nsla,s,1
cm,bianyaqiyou,node!变压器油节点
!!!!!!在最外侧空气边界上加上速度条件!!!!!!!!!!!
NSEL,S,LOC,X,-xiangziz/2
NSEL,r,LOC,y,-xiangziz/2,xiangziz/2
D, all, vx,0         !左两壁上x轴向的压力为0
NSEL,s,LOC,X,xiangziz/2
NSEL,r,LOC,y,-xiangziz/2,xiangziz/2
D, all, vx,0      !右两壁上x轴向的压力为1，压力到底是多大呢？对应风速？
NSEL,s,LOC,Y,xiangziz/2
NSEL,r,LOC,x,-xiangziz/2,xiangziz/2
D, all,vy,0
NSEL,S,LOC,Y,-xiangziz/2
D, all,vy,0          !下边界上的垂直方向上速度为0
!!!!!!最外侧的温度条件，都记为20°!!!!!!!!!!!
allsel,all
lsel,s,ext
nsll,s,1
D,ALL,,20,,,,TEMP,,,,,
!加生热率，铁心的生热率
ASEL,S,MAT,,4
BFA,ALL,HGEN,5210    !将铁心的生热率设为5210
!设置参考温度为摄氏温度
/PREP7
TOFFST,273         !参考的温度由绝对零度，变为273K
FINI
/SOLU
!热分析
FLDATA1,SOLU,flow,1   !计算流体场
FLDATA1,SOLU,TEMP,1   !计算温度场
!FLDATA1,SOLU,turb,1   !计算湍流场
!每20步分析计算一次，每10步记录结果一次
FLDATA2,ITER,EXEC,10,!求解迭代次数
FLDATA2,ITER,OVER,10,
FLDATA2,ITER,APPE,10,
!ic for species 定义流体组分
ic,kongqi,sp01,1             !空气节点都为组份1空气
ic,kongqi,sp02,0
ic,bianyaqiyou,sp01,0         !变压器油节点都为组份2油
ic,bianyaqiyou,sp02,1
allsel
!!设置空气属性
FLDATA13,VARY,DENS,1 !且气体的密度可以改变
FLDATA13,VARY,VISC,0
FLDATA13,VARY,COND,0
FLDATA13,VARY,SPHT,0

!重力加速度
ACEL,0,9.81,0,
FLDA,PROT,DENS,CMIX         ! Fluid density
FLDA,PROT,VISC,CMIX         ! Fluid viscosity
FLDA,PROT,COND,CMIX         ! Fluid conductivity
FLDA,PROT,SPHT,CMIX         ! Fluid specific heat
flda,vary,dens,t            ! 必须设为可改变的，不然密度不会变化，也就不会有对流
flda,vary,visc,f
flda,vary,cond,f
flda,vary,spht,f
FLDA,NOMI,DENS,1.0          ! initial density for all fluid region
FLDA,NOMI,VISC,2.0          ! initial viscosity for all fluid region
FLDA,NOMI,COND,3.0          ! initial conductivity for all fluid region
FLDA,NOMI,SPHT,4.0          ! initial specific heat for all fluid region
msprop,1,DENS,GAS,1.2998,300,1.01325E+5,
msvary,1,dens,t
msprop,1,VISC,CONSTANT,1.2067E-5
msprop,1,spht,CONSTANT,1
msprop,1,cond,CONSTANT,.02674
msprop,2,DENS,GAS,1.2998,300,1.01325E+5,
msvary,2,dens,t
msprop,2,VISC,CONSTANT,1.2067E-5
msprop,2,spht,CONSTANT,1
msprop,2,cond,CONSTANT,.02674
! Apply radiation on external faces facing inwards
FLDATA14,TEMP,NOMI,20,!20与273相对应
FLDATA14,TEMP,TTOT,20,!20与273相对应
FLDATA14,TEMP,BULK,20,!20与273相对应
!设置初始人工粘性
FLDATA26,STAB,VISC,0.01!Artificial viscosity (Value defaults to 0.0).!可以防止负温度出现
FLDATA34, Mir,mome, 0   !Value must be a positive real number. A Value between 0.1 and 1.0 is recommended. A larger Value provides a more robust scheme, but it may yield a slower convergence.
FLDATA34, Mir,temp, 0
allsel,all
solve
/post1   !以下两句话一定要加，不然看不到结果
set,last
/pbc,temp,,1      !显示所有温度约束
/psf,conv,HCOEF,1   !显示所有的对流约束

l136247187 发表于 2011-10-28 13:29:18

流体和固体的交界面，不需要做任何处理，程序会自动耦合。这肯定是典型的多组分的问题，很容易处理的，不过现在flotran已经被淘汰了，ansys已经停止开发了。

hanzhang654321 发表于 2011-10-29 20:19:53

l136247187 发表于 2011-10-28 13:29 static/image/common/back.gif
流体和固体的交界面，不需要做任何处理，程序会自动耦合。这肯定是典型的多组分的问题，很容易处理的，不过 ...

非常感谢你的回复，请问您一下，为什么只要我将流体密度设置为可变的（比如FLDATA10,COF2,DENS,-0.416），程序就计算不了，程序一直出现“unsymmetric cg method failed catastrophically
coefficient matrix has a negative diagonal. probably indicates divergent solution.”的错误提示。而只要将液体的密度设为固定值，就可以计算呢？请问怎么处理才使其能够计算液体密度变化的情况呢？

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