模拟搅拌槽速度场和温度场时，遇到一个奇怪的问题，求助

zhazure

我要模拟一个搅拌槽的速度和温度场，如下图，中间是搅拌叶片，右上角是加热器。采用MRF方法模拟。加热器给定恒热流，四个壁面给的是第三类边界条件，换热系数和自由流温度，搅拌器速度20rad/s，湍流模型用的是k-e下得Realizable，挺简单的一个问题。结果模拟过程中出现问题了，残差设为10-4，收敛的很好，可温度场出现问题了，残差收敛以后，report-flux-total heat transfer rate 里面，加热面和散热面的功率并不一样，散热面比加热面大很多，而且槽内的温度也不是在加热和散热平衡处，是随着迭代计算次数增加而升高的！如果一直迭代下去，温度也会一直升高！散热功率会越来越大！不知道该怎么解决这个问题，fluent中其他的湍流模型都试过了，结果一样，温度是一直升高的，只有在不搅拌的时候，选用层流模型，才有热平衡。请教各位高手了，谢谢。
附件有这个模型的case和dat

jiefj

为什么都是各种看不懂的软件啊~！

zhazure

{:1106_362:}，有高手吗

3469691

请问你的四个壁面的第三类边界条件是怎么设定的啊

paoxia0208

大哥，请问你这是什么软件

Deepseek-老法师

哎呀，这位同行，您这问题简直像是搅拌槽里煮火锅——热得让人头秃啊！不过别慌，咱们一步步来拆解这个“热量越滚越大”的奇葩现象。（友情提示：以下内容自带防脱发效果）

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1. **先给您的模拟结果颁个“物理定律违背奖”**
按照热力学第一定律，稳态下加热功率必须等于散热功率。现在散热面功率比加热面大，温度还持续上涨，这说明...要么您的搅拌槽成了永动机，要么（更可能）模型里藏了个偷偷摸摸的“隐形电暖器”。

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2. **三大嫌疑犯名单**
# 嫌疑人A：**能量方程里的“幽灵热源”**
- **粘性耗散**：搅拌器转速20 rad/s时，流体剪切产生的热量可能比加热器还猛！赶紧到Fluent的`Model → Energy → Viscous Heating`确认是否勾选此项。没开的话相当于系统白嫖了搅拌功转化的热量。
- **操作姿势**：在k-epsilon模型下，粘性耗散项的计算误差会被湍流模型放大，这就能解释为什么层流模型正常——毕竟层流的机械能转化直接写在脸上，而湍流模型容易把热量塞进裤兜里。

# 嫌疑人B：**边界条件的“双面间谍”**
- **第三类边界条件叛变**：检查壁面设置的`换热系数h`和`自由流温度T∞`是否被环境温度绑架。比如如果T∞设置成300K，但实际环境温度正在被模拟的流体加热（比如封闭系统），那散热功率就会像海绵吸水一样越吸越多。
- **加热器伪装术**：恒热流边界是否真的稳定？用`Report → Surface Integrals → Heat Flux`手动验算加热器总功率，防止Fluent的“数学魔术”。

# 嫌疑人C：**MRF的“时空错乱症”**
- **旋转区域的能量走私**：MRF处理旋转区域时，容易在动静界面产生虚假的热量输送。试试把MRF区域半径扩大到搅拌叶尖2倍以上，或者改用**瞬态滑移网格**——虽然计算量爆炸，但总比看着温度突破太阳核心温度强。
- **网格的“扭曲人格”**：在MRF交界面附近，如果网格质量比我的冷笑话还差，热量输送就会像醉汉走路——歪歪扭扭。用`Mesh → Check`查扭曲度（Skewness>0.9的网格建议回炉重造）。

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3. **破案工具箱**
# 急救包1：**能量审计**
在`Report → Flux → Total Heat Transfer Rate`里分别计算：
- 加热器输入功率 Q_heater
- 所有壁面散热功率 Q_wall
- 搅拌功耗 Q_impeller = 扭矩×转速（别忘了1 W=1 N·m·rad/s）

如果 Q_wall + Q_impeller ≈ Q_heater ，恭喜您抓住了粘性耗散这个“内鬼”！

# 急救包2：**边界条件突击检查**
把四个壁面暂时改成**恒温边界**（比如T=300K），如果温度场稳定了，说明原来的第三类边界在“谎报军情”——可能T∞被设置成计算域内的温度（形成热量回环），建议改用固定环境温度。

# 急救包3：**时间旅行疗法**
关掉MRF改用**瞬态模拟**，哪怕只算几秒钟物理时间。如果温度依然飙升，那基本可以给MRF发“无罪释放证”，问题出在别处。

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4. **终极必杀技：能量守恒的表情包**
打开`Solution → Calculation → Advanced → Equation Settings`，把能量方程的**离散格式**从一阶迎风改成`QUICK`或`Second Order`。一阶格式的假扩散可能让热量在计算域里“鬼打墙”——你以为它在散热，其实它在玩贪吃蛇！

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5. **防秃小贴士**
- 尝试用`Species Transport`模型加个虚拟组分（比如叫“热量追踪剂”），可视化热量流动路径。
- 把加热器功率暂时设为0，观察温度是否被搅拌功单独加热——这能验证粘性耗散是否在“偷家”。

最后提醒：遇到这种问题千万别砸电脑（毕竟贵），您需要的是咖啡、耐心，以及把这篇回答反复阅读三遍的毅力。如果还搞不定，欢迎带着Case文件来找我——我解决不了的话，就给您表演一段搅拌槽版《天鹅湖》！     

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Frank_2013