EFD_自然对流热分析教程
自然对流
t t t w t
u0——任意选择的参考速度
U U gtl 1 2U U V 2 X Y u0 Re Y 2 hx x U V Nu x ( ) w, x 0 Y X Y
1 2 U V X Y Re0 Pr Y 2
u u 2u u v g (t t ) 2 y y x
பைடு நூலகம்
u u 2u u v g (t t ) 2 y y x
无量纲温度：
其他无量纲：
x y u v X ;Y ; U ; V l l u0 u0
2 gtl Gr 2 u0l 2 u 02 Re 0 ( ) gtl 3 Gr 格拉晓夫数(Grashof number) 2 Gr：浮升力与粘性力的相对大小。Gr越大，浮升力的相对作 用越大，自然对流越强 U U Gr 1 2U U V 2 X Y Re Re Y 2
6.3 自然对流
Natural Convection Heat Transfer
一、概述
静止的流体，与不同温度的 固体壁面相接触，热边界层 内、外的密度差形成浮升力 （或沉降力）
f B ( f ) g gt
导致流动
固体壁面与流体的温差是 自然对流的根本原因
层流：GrPr<108 湍流：GrPr>1010 过渡区： 108<GrPr<1010 自模化现象： 在常壁温或常热流边 界条件下，达到旺盛 紊流时，hx将保持不 变，与壁面高度无关
3 2 Pr Nu x 4 5(1 2 Pr1/ 2 2 Pr) hx x
1/ 4
(Grx Pr)1/ 4
EFD 自然对流热分析教程精品PPT课件
.
42 在results－>surface plots 中右键创建一表面温度图，选 中所有的部件，按左图设置，view setting中选温度，即
31
可得到右图的物体表面温度分布
.
43 左键依次点击如下红色线框图标，可以改变表面温
32
度的最小显示值。同样方法改变最大值，可以得
到新的部件表面温度显示（见下一页）
击run
.
28
• 计算进行中………………
• 计算收敛后，进行如下的后处 理
.
40 在过热源的中心创建一参考平面ADTM2，右键单击 Cut Plot,然后按图中红色标准设置，即可得到右图所
29
示的温度分布图。
.
• 41 勾选vectors，去掉contours，点击
30
Apply 即可得到图示的气体的流动矢量图
.
33
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
.
25 把尺寸改为图中数值
14 26 确定
.
27 先按左图选中第三个part，再按
15
下图插入一个solid material
.
16
28 把aluminum材料赋 给铝基板
传热学-自然对流传热
讨论题
强制对流平板边界层与竖板 自然对流边界层的相同点与不 同点是什么？
19
大空间自然对流传热的实验关联式
Nu cGrPrn cRan tm ts ta / 2
流态
c
n
Gr适用范围
竖平板 竖圆柱
横圆柱
层流 过渡流
湍流 层流 过渡流 湍流
0.59 0.0292
0.11 0.48 0.0445 0.1
求得温度分布后可进一步求壁面热流 和努谢尔数
qx t
y
'0ts ta 'y
y0
'
0ts
ta
1 x
4
Grx 4
qx
ts ta
x
hxx
Nu x
15
解的讨论
Pr t
竖板壁面温度梯度上升
Pr f ' 壁面处的速度梯度减小
Pr>1时， / t随Pr的增加而增加 Pr<1时， / t~1，几乎不随Pr的减小而变化
25
壁面为等热流条件的准则关系式
Nux 0.60 Gr* Pr 1/5
Gr* GrNu g ql4 2
105 Gr* 1011
• 等热流条件下需要求的是壁面温度， 要求出壁温，须先假定一个壁温，而 后试算，并采用迭代法求出。
26
水平平板（等热流）准则关系式
Nu B Gr* Pr m
B
m Gr*适用范围
1.076 1/6 0.747 1/6
6.37105 ~1.12 108
27
有限空间自然对流传热的实验关联式
28
竖直空气夹层
Nu
0.197 Gr
Pr 1/4
floefd 流动与传热仿真入门pdf
floefd 流动与传热仿真入门pdf 标题：floefd 流动与传热仿真入门pdf引言概述：floefd是一种流动与传热仿真软件，它能够帮助工程师在设计过程中进行准确的流动和传热分析。
本文将介绍floefd的基本原理和使用方法，帮助读者快速入门。
正文内容：1. floefd的基本原理1.1 流动仿真原理floefd利用计算流体力学（CFD）方法对流体的运动进行模拟和分析。
它基于Navier-Stokes方程和质量守恒方程，通过离散化网格和数值方法求解，得出流体的速度、压力等参数。
这种方法能够准确地预测流体在不同条件下的流动行为。
1.2 传热仿真原理floefd还可以进行传热仿真，基于传热学原理和热传导方程，通过求解温度场来分析物体的热传导过程。
它考虑了传热介质的热导率、边界条件和热源等因素，能够准确地预测物体的温度分布和传热效果。
2. floefd的使用方法2.1 模型准备在使用floefd进行仿真之前，需要准备好要分析的模型。
可以导入常见的CAD 文件格式，如STEP、IGES等，也可以直接在软件中创建几何模型。
模型准备包括几何修复、网格划分和边界条件设置等步骤。
2.2 材料属性设置floefd需要知道模型中各个部分的材料属性，如密度、热导率、热容等。
用户可以根据实际情况设置这些属性，以便进行准确的仿真分析。
2.3 边界条件设置在进行仿真之前，需要设置好模型的边界条件，包括入口条件、出口条件和壁面条件等。
这些条件将直接影响流体和热传导的行为，因此设置准确的边界条件非常重要。
2.4 求解设置floefd提供了多种求解器和求解选项，用户可以根据需求选择适合的求解方法和参数。
求解设置包括网格密度、迭代次数和收敛准则等，这些参数的选择将影响仿真的准确性和计算效率。
2.5 结果分析floefd可以生成丰富的仿真结果，包括流速分布、温度分布、压力分布等。
用户可以通过可视化工具和图表来分析这些结果，了解流动和传热的特征，并根据需要进行优化和改进。
FLOEFD-培训教程-全精编版
在运行Wizard前, 你可以检查Units数据库， 如有必要可以在定义自己需要的单位系 统：点击
Flow Analysis Tools Engineering Database Units.
在完成Wizard后,你可以调整项目的单位 系统 ：点击 Flow Analysis, Units.
b版本 • EFD.V5:完全集成于CATIA V5中的
b版本
•3
却与传统 CFD不同!
EFD软件“讲述”工程师的语言，允许用户 关注于工程设计任务。
NIKA的EFD替用户封装了复杂的数学/数值算 法以及流体动力学方程.
专业的分析专家，在此并非必要!
•4
b采用有限体积方法求解控制方程 Finite Volume (FV) Method，网格在一空间立方体区域 内采用笛卡尔坐标进行离散。
•13
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
•14
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。
•27
Wizard and Navigator
Wizard指引用户step-by-step创建一个新的项 目。
Navigator允许直接进入 wizard中的对话框.
•28
•29
Navigator面板包含下面的按钮, 该按钮可 以直接进入Wizard中的相关对话框:
项目配置 单位系统 分析类型 默认流体 默认固体 (如果固体间导热选项被开启) 壁面条件 初始条件 (对外部分析而言就是初始与环境
FLOEFD-培训教程-全
•19
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。
•20
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
30
60
90
120
150
180
Attack angle (degree)
•25
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!
第十章自然对流
2.76 1010
Gr Pr 2.761010 0.696 1.931010 湍流
由表（10－5）
Nu 0.1(Gr Pr)1/3 0.1 (2.761010 0.696)1/3 268.2
h Nu 268.2 0.029 5.2W / m2.K
l
1.5
1 dlhtw t 3.14 0.151.5 5.2 (110 10) 367.4W
• 底部开口时，只要 b / H 0.01,壁面换热就可按大空间
自然对流处理。（大空间旳相对性）
Heat Transfer
竖直平壁上旳自然对流换热，常壁温
tw t
u(x,y)
tw
T
• y : u = 0, t= t • y 0 : u = 0, t = tw
Nu C(Gr Pr)n
竖直圆柱：
Heat TransferΒιβλιοθήκη （2）水平部分Gr
gtl 3 2
9.8 0.153 (110 10) (18.97 106 )2 (273 60)
2.76 107
Gr Pr 2.76107 0.696 1.92107 层流
由表（10－5）
Nu 0.125(Gr Pr)1/3 0.125 (2.76107 0.696)1/3 33.5
自然对流换热要点 • 相同温差条件下，自然对流换热系数一般不大于逼迫对流
•
Gr数类比于Re数
Gr
g tw t l3
2
Buoyancy forces Viscous forces
• Ra数：同步考虑浮力和粘性力在自然对流中旳作用
Ra Gr Pr g tw t l3
a
• 常用旳经验关联式旳形式:
FLOEFD LED热分析
32.9901671
背板里面局部温度分布
Parameter Solid Temperature [°C]
Minimum
Maximum
Average
25.1312481
50.519461
32.9901671
背板温度分布
灯条温度分布
灯条温度分布（局部）
灯条上表面温度
Parameter
Minimum Maximum Average
4
已知边界条件和材料
部份结构材质说明表（螺丝、线材等小部材可省略掉）
部材 背板 胶框
材质
AL5052 ABS
导热系数 139
0.17
铝挤 灯条 双面胶 反射片 导光板 扩散片
灌孔 导热材料 AL6063
FR4
PMMA
PMMA
PMMA
200
0.8
0.7
0.13
0.13
0.13
导热系数的单位为W/m.K
Solid Temperature [°C] 41.5167458 77.7635193 58.6127385
灯条下表面温度
Parameter
Minimum Maximum Average
Solid Temperature [°C] 41.3906453 53.6849057 50.6993782
背板网格
背板局部网格
光源表面网格
运行求解后自动收敛得到结果
• 结果分析
后部温度分布
内部温度分布
内部温度分布（无背板）
内部温度分布（局部）
背板温度分布
Parameter Solid Temperature [°C]
Minimum
floefd 流动与传热仿真入门pdf
floefd 流动与传热仿真入门pdf FloEFD是一款用于流动与传热仿真的软件，可以帮助工程师在产品设计过程中预测和优化流动、传热和相关物理现象的性能。
本文将介绍FloEFD流动与传热仿真的基本概念、应用领域以及一些建模技巧。
流动与传热是很多工程领域中必不可少的研究对象，如汽车、飞机、电子设备、建筑物等，都需要对其流动和传热性能进行分析和改进。
FloEFD是一种基于计算流体力学（CFD）原理的仿真工具，可以在产品设计早期阶段就能够发现并解决潜在的问题，提高设计效率。
FloEFD的主要特点包括实时交互性、简化的边界条件设置、直观的结果可视化等。
它采用了直接嵌入CAD环境的工作方式，使得用户可以在CAD软件中进行流动与传热仿真，无需导入导出模型。
这种实时交互性的特点使得工程师能够快速分析设计方案的可行性，并优化设计，从而节省时间和成本。
FloEFD广泛应用于诸多行业，包括汽车制造、航空航天、电子器件、建筑设计等。
在汽车制造领域，FloEFD可以帮助工程师优化车身外形、散热系统和空气动力学性能。
在航空航天领域，FloEFD则可用于飞机外形优化和燃烧室设计。
在电子器件领域，FloEFD可以帮助工程师提高散热效率，降低设备温度。
在建筑设计领域，FloEFD则可以用于优化建筑物的通风和采暖系统。
在进行FloEFD的流动与传热仿真时，有几个关键的建模技巧需要注意。
首先，需要准确设置边界条件，包括固定边界条件（如壁面温度、壁面热通量）和流动边界条件（如入口速度、出口压力等）。
其次，在建模过程中，需要注意选择合适的格网密度，以保证仿真结果的准确性和计算效率。
此外，根据实际需要，还可以使用FloEFD提供的先进物理模型来考虑细节效应，如湍流、辐射传热等。
总之，FloEFD是一款功能强大的流动与传热仿真软件，具有实时交互性和直观的结果可视化，可以帮助工程师提高产品设计效率和性能。
它广泛应用于多个行业，并且具有一些关键的建模技巧，需要工程师在使用过程中仔细考虑。
floefd流动与传热仿真入门及案例
floefd流动与传热仿真入门及案例FloEFD是一款用于流动与传热仿真的软件，可以帮助工程师们更好地理解和优化产品的热性能。
以下是一些FloEFD流动与传热仿真的入门及案例：入门：1. 了解基础知识：在开始使用FloEFD之前，建议先了解一些关于流动和传热的基本知识，如流体动力学、传热学等。
这将有助于更好地理解FloEFD的原理和应用。
2. 学习软件操作：可以通过FloEFD的官方网站、教程、视频等途径学习软件的操作，掌握基本的功能和命令。
3. 建立模型：使用FloEFD进行流动与传热仿真需要建立模型。
可以通过软件自带的建模工具或CAD软件建立模型，并导入到FloEFD中。
4. 设置仿真参数：根据实际问题的需要，设置合适的仿真参数，如流体属性、边界条件、求解器设置等。
5. 运行仿真：设置好参数后，可以运行仿真并进行结果分析。
案例：1. 电子设备散热仿真：使用FloEFD对电子设备进行散热仿真，分析设备的温度分布、热流密度等参数，优化设备的散热设计。
2. 汽车发动机冷却系统仿真：通过FloEFD对汽车发动机冷却系统进行仿真，模拟冷却液的流动和传热过程，优化冷却系统的性能。
3. 建筑通风和空调系统仿真：使用FloEFD对建筑通风和空调系统进行仿真，模拟空气的流动和传热过程，优化系统的性能和能耗。
4. 流体机械内部流动仿真：通过FloEFD对流体机械内部流动进行仿真，分析流体的流动特性和机械的效率，优化机械的设计。
5. 食品加工过程传热仿真：使用FloEFD对食品加工过程进行传热仿真，模拟加工过程中的热量传递和温度变化，优化加工工艺和设备设计。
总之，FloEFD流动与传热仿真入门需要掌握基础知识、软件操作、模型建立和参数设置等技能，通过实际案例的应用可以更好地理解和应用FloEFD软件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
LED散热分析实例- Step By Step
Flomerics China
2
1 启动EFD.PRO,打开led_module.asm文件
3 2 调整热源平面和铝基板
完全贴合（原图中有
0.000041的距离）
3 打开检查几何文件对话框
4
4 按Check检
查几何文件
自动修复模型
的错误
5
5 Flow analysis----project---wizard
6 点选use current ，然后
点击next
6 7 选择SI国际单位
8 点击next
7
12 计算自然对流,此处重力
方向改为图示的Z 方向
9 点选External
10 计算热传导
11 计算热辐射
13 点击next
8
14 点开gases，双
击air即可把air
添加至此15 点击next
9
16 选择Aluminum
6061为默认固
体材料
17 点击next
10 18 点击next
11
19 改为298k
20 改为298k
21 点击next
12 22 改为4
23 点击next
13 24 右键点computational domain，选edit
definition
14 25 把尺寸改为图中数值
26 确定
15 27 先按左图选中第三个part，再
按下图插入一个solid
material
16 28 把aluminum材料赋
给铝基板
17
29 同样方法把copper
材料赋给热源部件
18
30 打开engineering database ，在radiation surface
的user defined 右侧的空白处右键选择new item ，
将name 和emissivity emissivity coefficient
coefficient 中均输入0.5
19
31 先选中散热器部件
，然后插入一个辐射表面属性
20 32 选取之前定义的图示
表面辐射属性
21 33 选取热源表面，插入一个表面热源
22 34 在settings中输入2.52w
23 35 先选中散热器
，然后插入一
局部网格约束
24
36 取消自动设置，按如图红框内数据
设置网格
37 Flow Analysis－>insert－>surface goals，选热源
25
表面，勾选固体平均温度
38 同样方法，选中散热器部件，插入一体积目标，
26
勾选固体温度
27
39 所有设置如图。
接着就进行计算，点
击run
28•计算进行中………………
•计算收敛后，进行如下的后处
理
2940 在过热源的中心创建一参考平面ADTM2，右键单击
Cut Plot,然后按图中红色标准设置，即可得到右图所示的温度分布图。
30•41 勾选vectors，去掉contours，点击
Apply 即可得到图示的气体的流动矢量图
3142 在results －>surface plots 中右键创建一表面温度图，选
中所有的部件，按左图设置，view setting 中选温度，即可得到右图的物体表面温度分布
32 43 左键依次点击如下红色线框图标，可以改变表面温
度的最小显示值。
同样方法改变最大值，可以得
到新的部件表面温度显示（见下一页）
33
34•右键点选rusults 中的goals，可以创建所设置的goals温度
数据的excel表
•同样可以方法，可以显示面、体上的温度参数
•后处理还可以得到其他的计算结果的显示……..。