EFD培训 第3讲 - 第一阶段 耦合热交换
FLOEFD培训资料
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如此的计算神器
• 使用方便 • 原理先进 • 解放生产力 • 物美价廉 • 童叟无欺
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可求解的工程实际问题（应用的模型）
外流/内流 • 多流域（拥有独自流体参数） • 不可压缩/可压缩粘性流 • 不可压缩/可压缩气体粘性流动包括亚音速，近音速，超音速，超 高音速（5-30） • 自动层流/湍流包括过渡区求解 • 多组分模型(甚至可达十几种不相关组分) • 非牛顿流体(多种材料模型,温度相关性) • 蒸汽模型 • 相对湿度模型 • 空化模型
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FloEFD的求解精度久经验证
• FloEFD是面向产品设计工程师的流体动力学分析软件 ，经过多年的理论与工程实践验证，目前全球使用客 户已超过3000 家
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FloEFD - 七大关键技术
• 1. DC3 – Direct CAD-to-CFD Conception(直接嵌入 三维CAD环境）
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Introduction
• FloEFD的分析步骤包括CAD模型建立、自动网格划 分、边界条件施加、求解和后处理等都完全在CAD 软件界面下完成，整个过程快速高效。FloEFD直接
应用CAD实体模型，自动判定流体区域，自动进行网 格划分，无需对流体区域再建模。
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Introduction
• 在做CAD结构优化分析时，先对一个CAD模型
FloEFD标准版(FloEFD)嵌入Solidworks三维 建模工具并自带Solidworks. CAD模型读取/创建, 网格自动生成,求解,后处 理, 都在一个软件包中。
FloEFD for Creo (FloEFD.Pro)完全嵌入 Pro/Engineer环境的FloEFD版本。
FloEFD V9.1 中文培训教程
第一章：第一阶段球阀设计第一阶段教程首先包括了水流经一个球阀装置以及随后的一些设计改变。
这个教程的目的是展现如何方便快速的使用FloEFD进行流体流动仿真和快捷的进行分析设计变量。
对于想要确定设计变化所产生影响的工程师而言，FloEFD这两大优点正是他们所需要的。
打开模型1. 复制First Steps - Ball Valve文件夹到你的工作目录，此外由于 FloEFD 在运行时会对其输入的数据进行存储，所以必须确保文件处于非只读状态。
运行FloEFD。
2. 点击 File，Open。
在Open对话框，浏览First Steps - Ball Valve文件夹，找到ball_valve.SLDASM文件，点击Open (或双击此文件)。
这是一个球阀，旋转把手可以开启或关闭阀门。
其旋转的角度控制开启阀门的开启角度。
3. 通过点击特性管理设计树中的特性显示 lids （Lid <1> 和Lid<2>）。
我们用 FloEFD 对这个模型进行仿真时不做任何的改动。
只需要使用 LID 来封闭内部空间。
在这个例子中 LID 被设置成半透明的状态，以便我们可以清楚的看到阀门内部的状况。
1第一章第一阶段球阀设计创建FloEFD 项目1. 点击Flow Analysis，Project，Wizard。
2. 如果已经在向导状态，直接选择Create new，以便创建一个新的配置并且命名为 Project 1。
FloEFD 将创建一个新的例子并且在一个新的文件夹中存储所有的数据。
点击Next。
3. 选择系统单位(这个项目使用SI)。
请时刻谨记在完成向导设置之后的任何时候都可以通过点击FlowAnalysis，Units来改变系统单位。
在 FloEFD 中有几个预先已经定义好的系统单位。
你可以在任何时候定义你自己所需要的系统单位并对他们进行相互间的转换。
点击Next。
4. 保持默认的Internal分析类型。
FLOEFD-培训教程-全
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水蒸汽冷凝
气体包含水蒸汽 预测与流体局部温度与压力相关。
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P
饱和曲线
Pmax=10 MPa
L
G
Tmin=283 K T
•21
汽化
对于许多工程设备来说一个通常遇到的问题是主 要工质是流体状态。
– 流体局部压力可能低于蒸 汽压力。 – 由于强热的影响局部水沸 腾
•22
P
Pmax=107 Pa
L
The homogeneous equilibrium cavitation
Lecture 1 Introduction
Flomerics中国代表处 李中云
•1
What is EFD?
Engineering Fluid Dynamics (EFD)工程
流体动力学
高级而又灵活易用的流体流动与换 热分析软件.
•2
EFD product line
• b: 通用的流动与换热动分析软件 • EFD.Pro: 完全集成于 Pro/ENGINEER中的
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60
90
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Attack angle (degree)
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EFD in Industry
汽车 航空 电子 机械 食物 石油天然气 能源 制冷通风与空调 阀门与灌溉设备 环境 医疗 … and many more!
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• 自动应用与网格无关的的修正壁面函数进 行层流与湍流的模拟
• 物理上修正的流动与换热边界层的模 拟
• 自动判定层流区、过渡区、湍流区，无需 指定流动特征
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5. ACC – Automatic Convergence Control (自 动收敛控制)
• 采用Cutting-edge数值方法和多重网格技术
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工程实践（用户的故事）
• Ventrex汽车：省去50个模型，上市时间提前四个月。 研发适合新型二氧化碳制冷剂的阀门 • Miniature Precision Components：快速评估12个设计 方案。在汽车和商业行业中，全球公认的居于领先地 位的创新设计和世界一流热塑性零件生产商—— Miniature Precision Components（MPC）公司，其提 供功能化热塑性注射、挤压和吸气式吹塑成型配件/辅 助配件。MPC总部设在美国Wisconsin 的Walworth, 公司拥有约1500名员工。
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可求解的工程实际问题（应用的模型）
散热器简化模型
EFD中文版操作说明(内部讲义)
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第三讲 第一阶段 – 耦合热交换
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ห้องสมุดไป่ตู้
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FloEFD培训讲义(全套)
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• 结果分辨率定义: – Level of initial mesh ：初始网格等级 – 在 Initial Mesh Settings 对话框中设置. – 仅控制初始网格. – Results resolution level：结果分辨率等级 – 在 Calculation Control Options对话框中设置 – 控制计算时对计算网格的 refinement 和计算结 束条件。
Lecture 1 EFD介绍
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What is EFD?
• Engineering Fluid Dynamics (EFD)
工程流体动力学
EFD product line
• • • b: 通用的流动与换热动分析软件 EFD.Pro: 完全集成于 Pro/ENGINEER中的 b 版本 EFD.V5:完全集成于CATIA V5中的 b 版本
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非牛顿流体
• 能够计算非弹性非牛顿流体的层流. – The Herschel-Bulkley model – The power-law model – The Carreau model
压缩流动
• 如果流体密度与压力相关，那么密度的变化是 比较重要的，则流动被视为可压缩的。 • 气体一般是可压缩的。 • 液体可以压缩性的或者是不可压缩的。
a lp h a _ e f= 1 3 .5
2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 X / C 100
mz
0.08 0.06 0.04 0.02 0 -0.02 -0.04 0 30 60 90 120 150 180 Attack angle (degree) Experiment Calculation
FLOEFD-培训教程-全(1)
L
The homogeneous equilibrium cavitation
Saturation curve
G
Tmin=277.15 K
Tmax=583.15 K T
•23
相对湿度
相对湿度定义为当前压力和温度下水蒸汽密度与 饱和蒸汽密度之比： =H2O/ H2O_s · 100%,
H2O_s – 在指定温度和压力下的饱和水蒸汽密度
Navigator面版
•54
教程 球阀设计
•55
Lecture 3 边界条件 & 初始条件
•56
条件
EFD中任何问题都必须设置合理边界条件 （ boundary conditions ）与初始条件 （ initial conditions ）才能进行求解。
对于稳态问题，初始条件影响收敛速度， 边界条件完全决定流动特征。
•44
Step4B: 默认固体材料
•45
Step5: 默认壁面条件
•46
默认壁面热条件 Adiabatic wall ：绝热壁面 Heat transfer rate：热传输率 Heat flux：热流量 Wall temperature：壁面温度
•47
Step6: 初始与环境条件
•33
Step2: 单位系统
•34
单位系统
CGS – 厘米-克-秒 FPS – 英尺-磅-秒 IPS – 英寸-磅-秒 NMM – 牛顿-毫米-千克-秒 SI – 国际单位: 牛顿 – 米 – 千克 – 秒
USA –英尺-磅-秒(压力 –psi, 体积流量 –
CFM)
•35
b版本 • EFD.V5:完全集成于CATIA V5中的
顺序热力耦合流程
顺序热力耦合流程热力耦合流程是指在模拟系统中，通过将热力学和流体动力学方程相互耦合，来模拟和研究具有热力学和流体动力学特性的问题。
顺序热力耦合流程是其中一种常用的耦合方式，下面将详细介绍该流程的步骤和原理。
第一步，建立热力学模型。
在顺序热力耦合流程中，首先需要建立热力学模型，即描述系统中能量转移与转换的方程。
这些方程通常包括能量守恒方程、物质输运方程和状态方程等。
通过这些方程，可以描述系统中的能量平衡和传递过程，为后续的流体动力学模拟提供基础。
第二步，建立流体动力学模型。
在热力学模型建立完成后，需要建立流体动力学模型，即描述系统中流体运动的方程。
这些方程通常包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程等。
通过这些方程，可以描述流体在系统中的运动和变化过程，为后续的热力学模拟提供基础。
第三步，进行初步耦合。
在热力学模型和流体动力学模型建立完成后，需要进行初步的耦合。
这一步骤通常是通过迭代的方式，将热力学方程和流体动力学方程进行耦合求解，得到系统的初步解。
在这个过程中，需要根据系统的实际情况和边界条件来选择适当的数值求解方法。
第四步，进行热力学调整。
在初步耦合得到的解中，可能存在一些热力学上的不平衡。
为了使系统达到热力学平衡，需要进行热力学调整。
这一步骤通常是通过调整系统的能量输入和输出来实现的。
具体的调整方法可以根据系统的实际情况来确定。
第五步，进行流体动力学调整。
在进行了热力学调整后，可能还存在一些流体动力学上的不平衡。
为了使系统达到流体动力学平衡，需要进行流体动力学调整。
这一步骤通常是通过调整系统的流动速度和压力分布来实现的。
具体的调整方法可以根据系统的实际情况来确定。
第六步，进行最终耦合。
在热力学调整和流体动力学调整完成后，需要进行最终的耦合。
这一步骤通常是通过迭代的方式，将热力学模型和流体动力学模型进行最终的耦合求解，得到系统的最终解。
在这个过程中，需要根据系统的实际情况和边界条件来选择适当的数值求解方法。