恒定高温流体传热给固体，为什么有时固体的温度会超过流体的设定温度

zhang893603

请大家帮忙分析下，就是一个对流传热过程，流体在固体表面流过，恒定高温流体传热给固体，为什么有时固体的温度会超过流体的设定温度，有时会超出0.5度多？

arwain

你是想知道软件的问题，还是想了解现实的问题？
这里我个人认为，高温流体虽然是恒定温度，但毕竟其流动过程中与固体表面有类摩擦的相互作用，这里除了接触传递热量，同时还有动能转化。就像你洗完头，用电吹风（风可以看作是高温流体）吹头，局部头部的温度比风的温度高出来，是非常正常的（这个比喻可能与对流传热过程不太匹配）。
虽然是流体，但这个也和你实际设置的流体的参数也有关系，粘度会影响这个效果，还有流动的方向。

The_Dawn

网格划分再细些试试，特别是接触边界

The_Dawn

一些原因：

a)         数值噪声造成的。当一个独立变量的值趋于零，那么数值噪声的影响就相对比较大，从而引起了少量的非物理的负值。

b)         插值和外推造成的。例如，结果在有限元中的一个积分点（Gauss点）对于一个弹塑性材料是正确的（在一定的误差内），但是当外推到单元边界上时变成了非物理值。

c)         模型不连续造成的。例如，由于初值不连续产生负浓度。对于对流模型，沿着某个边界初值为零，例如，物理插值是一个初始尖锐，远离边界则是逐渐扩散的，然而，有限元模型默认的形函数（二阶Lagrange单元）只允许采用连续的函数。因此程序会在迭代前首先修改这些不连续的初始条件，这通常会在起始时间在解中引入一些“小坑”。如下图所示，浓度在t=0时出现负值：





d)         缺少足够的网格分辨率。如在高的对流区域（高的Peclet数）和大的反应项或快速反应动力学中（高的Damkohler数）会产生负浓度从而遇到收敛性问题。

e)         不合理的物理模型。例如对于质量输运，只能在高浓度时使用定常减少的反应项，当浓度接近零时，反应项继续消耗组分，从而产生负浓度。