OpenFOAM散热器自然散热问题

[Do1975]

李老师，这个我也尝试过，从现在的237增加到237000，温度云图和colorbar并没有明显的变化。

[李东岳]

你这个基本就是恒温了，你看293跟296基本没区别

[Do1975]

@李东岳 李老师，我觉得这个跟恒温应该没有关系，我做了不同热流密度的对比（如图1所示），温度区间变大但整体云图变化也较小。而如图2中文献的温度云图来看，整个散热器的温度较为均匀，这才符合散热物理现象。
但是感觉边界条件和方程没有写错，所以不清楚哪边除了问题。

图1 不同热流密度下温度云图

图2 参考文献的温度云图【https://doi.org/10.1007/s00231-019-02574-5】

[李东岳]

• 图1a，温度变化293-296，基本是恒温
• 图1b，温度变化293-333，图1c，温度变化更大

挺合理啊

[Do1975]

@李东岳 李老师，我尝试把迭代步数增加，能达到我想要的效果了（散热器颜色均匀），但是出现了另外的问题，现在迭代步数增加到30000步了，虽然温度云图已经稳定了，但是颜色条一直往上跑（附gif图），没有收敛的趋势，或许需要继续增加迭代步数。
这也带来两个疑问：
1）会不会是控制方程写错或边界条件写错导致不收敛；
2）这么多的迭代步数求解时间很长，即使用了并行计算（28核），也需要将近一小时的计算时间，显然不利于后续开展优化计算。有什么可以加快迭代计算方法吗？还是说自然散热求解本身就需要这么长的时间。我用商软计算只需要几分钟（数百次迭代）就可以计算出来了。

附图：温度变化动图

[李东岳]

看起来是设置的问题，如果你能把你的算例发上来，我可以给你看看。

[Do1975]

@李东岳 谢谢李老师，附件是我的Case，麻烦老师您帮忙看看哪边出问题了。
代码的一些说明：
1）几何模型中Heatsink是通过读取0文件夹下gamma场进行生成的；
2）UEqn.H代码中增加了源项，其中si是阻流系数，用来区分Heatsink（si=alphamax）和Air（si=0）；
3）TEqn.H代码中的DT通过插值方式分别在Heatsink和Air区域赋予不同的值。

Case.zip
附件：自然散热Case

[李东岳]

明天给你看一下 老铁

[Do1975]

@李东岳 好的，麻烦李老师了。
说明下，OpenFOAM使用的是6.0版本。
我把迭代次数增加到50000步，也还是出现一样的问题 。

[李东岳]

你这里面有个自己写的代码，需要用你写的代码来跑么

[Do1975]

@李东岳 应该直接编译就可以跑了

[李东岳]

自己写的代码bug不好判断，无法判断是代码的bug，还是算例的bug，我只能用openfoam官方的求解器跑算例，然后看你算例设置是否有问题。你有官方求解器能跑的算例么？

[Do1975]

@李东岳 这个没有，因为Heatsink的引入是通过代码实现的，所以我是基于官方求解器上进行添加的。大部分都没有动原来官方求解器代码。
另外一个考虑是，官方使用的是湍流模型，而我使用的是层流模型，有点不一样。

[李东岳]

你有没有用过chtMultiRegionFoam，可以处理多域传热问题

[Do1975]

@李东岳 李老师，这个求解器我还没用过。
目前我是按拓扑优化的处理方式来计算多域传热问题，有点类似《无痛苦N-S方程笔记》中Darcy-Brinkman-Stokes 方程的处理方式。
【在我的模型中，源项为si=-alpha*u，其中alpha由gamma来控制，gamma=1代表Air，gamma=0代表Heatsink】

图1 Darcy-Brinkman-Stokes介绍

图2 自然散热拓扑优化模型[source: Applied Energy 314 (2022) 118984]

[李东岳]

文章下载不下来。不知道你的导热系数DT是不是有个明确的固体气体分界。

[Do1975]

好像找到问题了。
我把tolerance从1e-6改为1e-5计算就可以收敛了，到100000步的时候温度不再发生变化。
但是想请教下各位老师，tolerance这种一般如何设置呢？有什么依据来源？还是说只能根据模型来进行调试？

图1 fvSolution设置

[Do1975]

@李东岳 李老师，是明确的。导热系数使用的是Air(0.024)，Heatsink(237)，并且为常值，不随温度进行变化。

[李东岳]

瞬态算例应该把你的relTol去掉。你加上relTol，那就是满足relTol就跳出了。

[Do1975]

@李东岳 李老师，我跑了下去掉relTol，和没有去掉的相比，跑出来是一样的。