基于SPH法的流固共轭自然对流传热数值模拟

作     者：吕宏强 唐天成 包晨宇 

作者机构：南京航空航天大学航空学院 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(12472236) 

主　　题：数值模拟 共轭传热 光滑粒子流体动力学法 自然对流 翅片结构 

摘      要：在实际工程中，广泛存在共轭传热问题，传统的有限差分法、有限体积法已被普遍应用于这类问题的求解。光滑粒子流体动力学法（Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH）作为一种无网格粒子法，具有自适应性强、适合分析复杂结构、灵活性高等优点，已在船舶设计、地质灾害模拟等领域得到了广泛应用并迅速发展。目前，SPH方法在共轭传热问题中有部分应用，但是对于实际工程中涉及不同功能材料的传热模拟，比如对传热元件与发热元件的模拟，目前研究较少。因此，采用SPH方法对流固共轭传热问题进行了数值模拟。首先模拟传统的密闭方形腔内自然对流与水平环对流算例，随后重点对含有传热块和发热块的自然对流算例进行了模拟，结果与传统方法高度吻合，证明了SPH算法在模拟不同功能材料的共轭传热问题中具有适应性和准确性。最后，模拟了含翅片结构的散热器，分析了传热比与发热比等参数对散热效果的影响，验证了SPH方法在处理复杂算例时具有显著的适应性和灵活性，为后续复杂工程问题的求解提供了理论依据和实践支持。