传热与可压缩流

CFD 能量方程与对流传热建模

梳理焓、温度和总能量形式，说明导热、对流、黏性耗散、压力功和体热源的作用，并给出换热系数与能量平衡检查方法。

林工程师13 分钟更新于 2026/8/5

能量守恒能量方程对流传热导热换热系数进阶

当温度影响目标量、物性、密度或浮力时必须求解能量方程。选择温度、焓或总能量形式取决于速度、压缩性、相变和求解器实现。

1. 主要输运机制

能量通过质量流携带、通过温度梯度导热，并由体热源、黏性耗散、压力功、反应和辐射改变。低速常物性问题可简化，但高速、高黏流体和强压缩时不能忽略相关项。

需要给出 cp、导热系数和密度关系。湍流传热常通过湍流普朗特数闭合，该参数会影响壁面换热和混合，重要项目应做敏感性检查。

h = q'' / (Tw - Tref)
Nu = h L / k

Tref 可能是入口温度、截面混合平均温度或局部主流温度，必须明确。不同参考温度会得到不同 h，不能脱离定义比较。

稳定问题应核对入口焓流、出口焓流、壁面热量和体源项。瞬态问题还包含域内储能变化。积分方向和热流符号要统一。

用 Nusselt 关联式、解析导热解、热阻网络或实验数据比较。除温度云图外，报告总功率、壁面热流分布、峰值位置和能量不平衡。