23
ـش م ػلک دس هکب هحبػجبس کبسثشدکن، ؿوبس ػبل ػ ک، 1398
)ـ دظهقبل(
مقا ی سه ا ی بر د ی دگاه ها یاّ مجس و هم زمان برا ید حل عد یارتکنش حر اندر یالّ سی و جامد
غذ ػوبد س
( 1 )
صاد اؿشف ػل
( 2 )
چکیده حل ػذد هؼبئلسؾ حشاسذسک ا بلّ ػ- ( جبهذCHT ) ذ ؿبهل چ ک يبح هحبػجبس لحبظذ ثؼش ض ب هحبػجبس
دب ذاس حل، اصجولػبرض ه چبلؾضگ ثشا ؿوبس ث هذ آ ا . ػلز ػوذ ي چبلؾب سا هاى سوجؼشگ ث ث ياح هؼبدلر دس
و هخشلف چ يوجؼشگ ث ى ي هؼبدلر حبکن دسبح بلّ ػؼز. ا هشسجط دا ي ثشسػ ث هقبل ؼ هقب ا د د ذگبز اػوبل ج
وجؼشگ هؼبدلشط ا شک ثص هـش دس هش ياح هشداصد د : د ذگب ا
ّ هجض د ذگبن صهبى . دس د ذگب لّ ا ، اػوبل دق قوجؼشگ وک ک ث
اص اػشفبدؽ سب کشاس س اهکبىش دز اػز، حبلک آ د ذگببم، ثش هج د حلن صهبىشط هؼبدلر ا اح سوبم دس اػز ػجبسر . ث
ق دق سشذف اكل ، حلگش ػػؼؾ حبضش سس دظ دCHT ب ثش هج هقب دجن هحذؽ ح س ؼض ب هحبػجبس ب آز ج
ؿج ػبصسؾ حشاسذسک ا بلّ ػ- جبهذ ثب دسجبر هخشلف وجؼشگ اػزظش، دس ؿ سد حلگش هش ػ . وجؼشگ اػوبل ث ي فـبس
شػز دس ػ بلّ ػ، شک هـش هذ ثبؿر سفب ب آ دس ؿ وجؼشگ اػوبل ث يشط هؼبدلر ا اح دس وچ هخشلف ي ث يشط ا
م دسش هو بلّ ػوچ . اػز يOpenFOAM ثاى ػ کشم افضاسجغ ثبص هز جػؼ سشنس الگب د بد ـ قشاسسد اػشفبد ه هشد گ.
ػذغ، ز
ّ دق ض هحبػجبس ب حلگش وک کس، ث هزک ؿج ػبص هؼئلؾ ثذسک ا يبثجب ج آصاد دس بلّ ػؾ دس د سػب اس
د ػو س دس هجب حبلزب هخشلف وجؼشگ اص سد اسص ه بث قشاس هشد گ. حبلزج حبكل اص حلشب هخشلف ب هؼئلـبى ظش سد ه
ه ثشخلفذ ک دچ آب دسحلگشOpenFOAM ، اػوبل ؿذ ث کبسگ ش حلق ا
ّ هجضشط اوجؼشگ يز سضو ج- ش ثشاشط ا
کشاس سض ، قوجؼشگ هؼبئل ثبف ثشا سا ثخل هحبػجبسب ؾ کببد سب حذ ص هذ د.
واشه هایدی کلیسؾ حشاسذسک ابلّ ػذگب جبهذ، دن صهبىذگب ، داّ هجض، وجؼشگ وگشا شػزد، ػجن هحذ ، ح،
OpenFOAM
Comparison of Monolithic and Partitioned Approaches for the Solution
of Fluid-Solid Thermal Interaction Problems
E. Tandis A. Ashrafizadeh
Abstract Numerical solution of conjugate heat transfer (CHT) problems in multi-region domains is a
challenging issue in terms of efficiency and stability due to inherent coupling between governing
equations in separate sub-domains. This paper aims at comparing two distinct strategies for coupling
energy equations at interface of regions: partitioned and monolithic. While the former enforces strong
coupling via iterative procedures, the latter suggests simultaneous solution of energy equation
throughout all regions at once. More precisely, the primary objective of this study is to compare
computational costs for three finite volume- based CHT solvers which share a same method for handling
pressure-velocity coupling in the fluid, i.e. semi-implicit projection method, and are distinguished from
the coupling strategy for energy equation at interface of interacting sub-domains. The first method
applies simultaneous solution of energy equation across all regions while second and third ones use
separate solver for each region with difference in handling iterative loops. The accuracy and
convergence rate of three algorithms are assessed via transient solution of conjugate free convection in
fluid and conduction in vertical wall. Finally, it is concluded that, in contrast to partitioned solver in
OpenFOAM for CHT problems, employing a separate loop to enforce energy-energy coupling per
iteration, can be much more beneficial in terms of computational costs.
Key Words Conjugate Heat Transfer, Monolithic, Partitioned, Coupling, Finite Volume, Convergence
Rate, OpenFOAM.
بفز هقبلخ دسبس س2 / 10 / 98 شؽ آىخ دزبس س 6 / 2 / 99 ه ثبؿذ. DOI: 10.22067/fum-mech.v31i1.84760
( 1 ) ذؼ ـکذ، داش دکشـجل: دا هؼئ كـگبک، دا هکبذػ ه ّشالذل اج خ ؼششاىشاى، ا، سػي ط .
e.tandis@email.kntu.ac.ir
( 2 ) ـکذ اػشبد داذػ ه كـگبک، دا هکبّشالذل اج خ ؼششاىشاى، ا، سػي ط