【工业仿真应用实战】第07篇：具有内热源的圆柱导热分析：Source Terms 实战
摘要：很多真实场景的"热"不是从外面来的，而是物体自己肚子里生出来的——电机绕组、核燃料棒、芯片、电缆过载，都是典型的内热源问题。本文用 Fluent 复现传热学课本里"具有内热源的圆柱导热"经典问题：铝制圆柱圆周壁面 400K、上下绝热、柱体内部均匀生热，走完 3D 纯导热全流程。重点讲解三个别人容易卡住的地方：固体域怎么在 Cell Zone 里勾选 Source Terms 加内热源、纯导热如何关掉 Flow 方程、后处理怎么先创建中心截面再看温度云图。结论用理论公式验证：中心高、边缘低，抛物线分布。
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文章目录
- 【工业仿真应用实战】第07篇：具有内热源的圆柱导热分析：Source Terms 实战
- 一、为什么"内热源"值得单独开一课
- 二、物理模型
- 2.1 理论解：抛物线温度分布
- 三、前处理：ICEM 网格与边界命名
- 四、求解设置
- 4.1 导入网格与检查
- 4.2 激活能量方程
- 4.3 设置材料：铝
- 4.4 计算域指定为固体
- 4.5 ★ 添加内热源（核心步骤）
- 4.6 边界条件
- 4.7 纯导热：关掉 Flow 方程
- 4.8 求解
- 五、后处理：先建面，再看云图
- 5.1 创建中心截面
- 5.2 温度云图
- 六、结果分析：和理论对一对
- 七、进阶思考
- 八、踩坑记录
- 九、总结
【工业仿真应用实战】第07篇：具有内热源的圆柱导热分析：Source Terms 实战
一、为什么"内热源"值得单独开一课
上一节的平板导热，热量是从边界"灌"进来的。但工程里大量热源长在物体内部：
- 电机/变压器的绕组铜损、铁损
- 电缆过载时的焦耳热
- 核燃料棒的体积生热
- 芯片的功率耗散
- 化学反应器的反应热
这类问题统一抽象成"具有内热源"的导热模型。传热学（杨世铭第四版）里有明确的理论公式，本案例的任务就是：用 Fluent 复现它，把"中心热、边缘凉"的物理图像亲手算出来。
二、物理模型
三维圆柱：圆周壁面恒定温度 400K，上下壁面绝热，整个圆柱体内部均匀生热，材料为铝。
2.1 理论解：抛物线温度分布
稳态、均匀内热源、圆柱壁面恒温，径向温度分布有解析解：
T ( r ) = T w + q v 4 λ ( R 2 − r 2 ) T(r) = T_w + \frac{q_v}{4\lambda}(R^2 - r^2)T(r)=Tw+4λqv(R2−r2)
其中q v q_vqv是体积生热率（W/m³），λ \lambdaλ是导热系数，R RR是半径。几个要点：
- 中心温度最高：r = 0 r=0r=0时T = T w + q v R 2 4 λ T = T_w + \frac{q_v R^2}{4\lambda}T=Tw+