金属氢化物Fluent传热仿真论文复现（UDF加载能量源项）

关于金属氢化物的传质传热，论文有相应的公式，主要是通过六个方程：能量守恒、动量守恒、动力学方程、热力学方程和理想气态方程。相应的公式解释在这里不作过多的解释，以后有时间，我会专门写一篇博文详细展开说明，若有感兴趣的或者相同学术方向的朋友可以私聊进行学术交流。

一、复现的效果图以及参考的文献

Ref：[1]王舒红. 储氢反应床合金储氢热效应的CFD数值模拟及结构优化[D]. 重庆理工大学, 2019.

二、Fluent几何构建DesignModeler

按照论文的说明，在DesignModeler中构建我们的模型，注意这里将三个几何构建成同一个部件，目的是让后续传热的时候，自动耦合计算互相接触的面。

三、Fluent-Meshing和创建命名选择

网格划分单元尺寸选1mm，质量选高，其他默认。

创建命名选择，包括入口、出口、计算域的名称（steel是瓶身，fluid cold是冷却液计算域，fluid MH是合金氢化物Metal Hydride）

四、Fluent设置

4.1 检查网格，选择“压力基”求解器，“瞬态” ，加载Y方向的重力-9.81m/s^2(可不加)。

4.2 打开能量方程，选择标准k-e模型

4.3 导入hydrogen、water-liquid 、steel材料

4.4 将steel计算域的材料名称设置为steel， fluid_cold材料名称设置为water-liquid，fluid_MH材料名称设置为hydrogen。

4.5 将Fluid_MH设置为多孔区域，其实感觉设不设置多孔区域也行（^_^）

4.6 Fluid_MH计算域加载UDF能量源项

UDF代码如下：

#include "udf.h"
#define c1 0.2
#define c2 1.3e+04
#define c3 8.314
#define c4 300
#define c7 7712.7
#define c8 1.8
#define c9 0.2
#define c10 31000
#define c11 300
#define c14 14890
#define c15 508
#define a0 101000
#define b0 -242.09
#define b1 3728.572
#define b2 -16673
#define b3 41866.56
#define b4 -65004.3
#define b5 65867.29
#define b6 -44522.4
#define b7 19703.34
#define b8 -5217.13
#define b9 627.6235
real c5;
real c6;
real c12;
real c13;
real St;DEFINE_INIT(my_init_fuc, d)
{
}DEFINE_EXECUTE_AT_END(ThisRunsAtEndOfTimestep)
{Message0("Sm=%g,St=%g,Peq=%g\n", c13, St, c6);
}DEFINE_SOURCE(cell_source, c, t, dS, eqn)
{real source, ts, tp;ts = RP_Get_Real("flow-time");tp = C_T(c, t);if (ts > 0 && ts < 900){c12 = 1.8 - 1.8 * exp(-0.015 * ts);c5 = a0;c6 =pow(10, 5) * (0.0075 + 15.2935 * c12 - 34.577 * pow(c12, 2) + 39.9926 * pow(c12, 3) - 26.7998 * pow(c12, 4) + 11.0397 * pow(c12, 5) - 2.8416 * pow(c12, 6) + 0.446 * pow(c12, 7) - 0.0391 * pow(c12, 8) + 0.0014 * pow(c12, 9)) * exp((-30620 / 8.314) * (1 / tp - 1 / 300));c13 = c1 * (exp(-c2 / (c3 * c4)) * (log(c5 / c6)) * c7 * (1.8 * exp(-1 * c9 * ts)));source = c13 * (c10 * 1000 / 2.016 - tp * (c14 - c15)); // 1000 is unit tranfer kg/g=1000St = source;}else{source = 2000;dS[eqn] = 0;St = source;}return source;
}

UDF加载方式：

点击用户自定义，选择编译，将刚才代码命名为“new.c”文件，导入，使用内置编译器编译即可，编译成功的话，会在控制台输出UDF设置的函数宏名称。

4.7 速度入口设置流速和水力直径，入口水流的温度为300K，出口选择压力出口即可。

4.8 求解方法和初始化设置，其他控制和残差里面的参数保持默认。

4.10 计算步长可按图示设置，也可以自己修改，最后点击“开始计算”即可。

五、后处理

建立Plane1

建立Contour1，设置为temperature，设置有11个等温线即可。

最后，欢迎感兴趣的朋友后台私信一起学习交流。