實(shí)例分析實(shí)用教案

1、1、實(shí)例分析(fnx)：圓柱繞流 使用二維平面流動(dòng)分析圍繞一個(gè)圓柱體的流體流動(dòng) 溫度和壓力分別為293.1K和1atm(1atm=101325Pa)的水流(shuli)過(guò)直徑為0.01m，高為0.01m的圓柱體，流動(dòng)的雷諾數(shù)為140，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的阻力系數(shù)，湍流強(qiáng)度為1%。第1頁(yè)/共27頁(yè)第一頁(yè)，共27頁(yè)。2、項(xiàng)目(xingm)描述主要步驟如下：（1）生成一個(gè)項(xiàng)目-使用wizard（向?qū)В┙⒁粋€(gè)外流分析（2）定義計(jì)算( j sun)域-利用模型對(duì)稱(chēng)簡(jiǎn)化計(jì)算( j sun)域（3）設(shè)置自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化-確保高湍流區(qū)域生成高質(zhì)量網(wǎng)格（4）明確計(jì)算( j sun)目標(biāo)（5）運(yùn)算這個(gè)分析（6）后處理結(jié)果

2、第2頁(yè)/共27頁(yè)第二頁(yè)，共27頁(yè)。3、雷諾數(shù)（Re） 雷諾數(shù)（Re）是表征流體流動(dòng)情況的無(wú)量綱數(shù)，是流動(dòng)中慣性力與粘性力的比值度量。利用雷諾數(shù)可區(qū)分流體的流動(dòng)是層流或湍流。低雷諾數(shù)下，粘性力占主導(dǎo)地位，流動(dòng)為層流。高雷諾數(shù)下，慣性力占主導(dǎo)地位，將發(fā)生湍流。也可用來(lái)確定物體在流體中流動(dòng)所受到的阻力。雷諾數(shù)的計(jì)算公式：式中，為流體的密度，v為平均速度，L為特征長(zhǎng)度，為流體的動(dòng)力(dngl)粘度。第3頁(yè)/共27頁(yè)第三頁(yè)，共27頁(yè)。4、外流(wili)使用wizard（向?qū)В┬陆ㄒ粋€(gè)(y )項(xiàng)目項(xiàng)目名稱(chēng)設(shè)置選項(xiàng)Configuration name（配置名稱(chēng)）Creat new：Re140Unit sy

3、stem（單位制） SI（m-kg-s）Analysis type（分析類(lèi)型）Physical features(物理特征)External（外流）由于不存在內(nèi)部空間，故不用勾選exclude cavities without flow condition（排除沒(méi)有流動(dòng)條件的空穴）勾選time-dependent（時(shí)間相關(guān)）復(fù)選框在total analysis time框中輸入80s在output time step框中輸入4sDatabase of fluid（流體數(shù)據(jù)庫(kù)）在liquid列表中，雙擊選中水第4頁(yè)/共27頁(yè)第四頁(yè)，共27頁(yè)。項(xiàng)目名稱(chēng)設(shè)置選項(xiàng)Wall condition（壁面條件

4、）在default wall thermal condition列表中選擇adiabatic wall(絕熱壁)在roughness(粗糙度)框中，輸入0 micrometerInitial condition（初始條件）在velocity parameter（速度參數(shù)）下，單擊 velocity in the X direction 單元格單擊 dependency（相關(guān)）在dependency窗口中單擊dependency type 列表下的 formula definition在formula 文本框中，輸入140*（0.00101241/0.01/998.19），這是相對(duì)自由速度的雷諾

5、數(shù)的計(jì)算公式。單擊OK在turbulence parameter（湍流參數(shù)）中，設(shè)置turbulence intensity（湍流強(qiáng)度） 為1% Result &geometry resolution（結(jié)果及幾何精細(xì)度）設(shè)置 geometry resolution為7第5頁(yè)/共27頁(yè)第五頁(yè)，共27頁(yè)。第6頁(yè)/共27頁(yè)第六頁(yè)，共27頁(yè)。第7頁(yè)/共27頁(yè)第七頁(yè)，共27頁(yè)。第8頁(yè)/共27頁(yè)第八頁(yè)，共27頁(yè)。第9頁(yè)/共27頁(yè)第九頁(yè)，共27頁(yè)。第10頁(yè)/共27頁(yè)第十頁(yè)，共27頁(yè)。6、湍流(tunli)強(qiáng)度Flow simulation 的求解器假設(shè)所有(suyu)的分析都是瞬態(tài)的。5、瞬態(tài)分析(

6、fnx)湍流分為：脈動(dòng)流和有序流。 湍流強(qiáng)度是脈動(dòng)速度與平均（自由流）速度的比值再乘以100。也等于0.16與按水力直徑計(jì)算得到的雷諾數(shù)的負(fù)八分之一次方的乘積 計(jì)算公式：I=0.16*(re)(-1/8) 一般來(lái)說(shuō)，小于1%為低湍流強(qiáng)度，高于10%為高湍流強(qiáng)度第11頁(yè)/共27頁(yè)第十一頁(yè)，共27頁(yè)。8、二維流動(dòng)(lidng)當(dāng)結(jié)果精細(xì)度設(shè)置為6或者更高時(shí)，求解自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化會(huì)默認(rèn)開(kāi)啟，配合(pih)計(jì)算網(wǎng)格達(dá)到最優(yōu)求解結(jié)果。當(dāng)結(jié)果精細(xì)度低于6時(shí)需要手動(dòng)開(kāi)啟。7、求解(qi ji)自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化定義流動(dòng)對(duì)稱(chēng)條件和域的大小l 在SolidWorks flow simulation tree中，右擊i

7、nput data下的computational domain，選擇edit definitionl 在type類(lèi)型下的XY plane中選擇2D simulationl 在計(jì)算域的size and condition中輸入對(duì)應(yīng)尺寸l 單擊OK第12頁(yè)/共27頁(yè)第十二頁(yè)，共27頁(yè)。第13頁(yè)/共27頁(yè)第十三頁(yè)，共27頁(yè)。9、計(jì)算(j sun)域 一般情況，默認(rèn)的計(jì)算域都滿(mǎn)足需要，此例修改計(jì)算域只是想讓流域(liy)能得到充分發(fā)展。10、計(jì)算(j sun)控制選項(xiàng)Calculation control options 定義關(guān)于求解器不同的參數(shù)，可定義finish，refinement（細(xì)化），sa

8、ving，advanced（高級(jí)）。第14頁(yè)/共27頁(yè)第十四頁(yè)，共27頁(yè)。右鍵單擊input data 選擇(xunz)calculation control option 設(shè)置(shzh)結(jié)束條件-勾選minimum refinement number（最小細(xì)化數(shù)），并輸入2（表示在自適應(yīng)狀態(tài)時(shí)有2個(gè)網(wǎng)格可以細(xì)化） 設(shè)置(shzh)計(jì)算細(xì)化-refinement選擇level2。對(duì)refinement criterion（細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)）輸入1.5；對(duì)unrefinement criterion輸入0.15，勾選adaptive refinement in fluid 框。勾選approximat

9、e maximum cell（近似最大單元）輸入750000，在refinement strategy（細(xì)化策略）單擊periodic refinement（周期性細(xì)化），單擊OK第15頁(yè)/共27頁(yè)第十五頁(yè)，共27頁(yè)。第16頁(yè)/共27頁(yè)第十六頁(yè)，共27頁(yè)。定義工程目標(biāo)(mbio)，右擊goal選擇insert global goal（插入全局目標(biāo)(mbio)），在parameter中選擇X-component of force，單擊OK第17頁(yè)/共27頁(yè)第十七頁(yè)，共27頁(yè)。10、阻力(zl)方程阻力方程定義如下：式中，為流體的密度，v為自由(zyu)流的速度（平均速度），A為前沿面積，Cd為阻

10、力系數(shù)。第18頁(yè)/共27頁(yè)第十八頁(yè)，共27頁(yè)。 插入方程式目標(biāo)-右鍵單擊goal選擇insert equation goal，在expression中輸入(shr)公式：GG 力 (X) 1*2*998.19/1.01241e-32*0.01/0.001/1402 ，在dimensionality（量綱）中選擇no unit（無(wú)單位） 重命名方程式目標(biāo)為Cd-特征方程，右擊屬性修改 運(yùn)算這個(gè)分析-右鍵單擊Re140project并選擇Run，確認(rèn)選中l(wèi)oad result（載入結(jié)果）和solve（求解）這個(gè)復(fù)選框，單擊run第19頁(yè)/共27頁(yè)第十九頁(yè)，共27頁(yè)。第20頁(yè)/共27頁(yè)第二十頁(yè)，共27頁(yè)。Run之后(zhhu)的監(jiān)控畫(huà)面第21頁(yè)/共27頁(yè)第二十一頁(yè)，共27頁(yè)。 生成截面圖解(tji)-右鍵單擊result下的cut plot，選擇insert，在display下面選擇contour（輪廓）和vector，選擇pressure并設(shè)定number of level為110，單擊OK第22頁(yè)/共27頁(yè)第二十二頁(yè)，共27頁(yè)。 壓力(yl)場(chǎng)第23頁(yè)/共27頁(yè)第二十三頁(yè)，共27頁(yè)。X方向(fngxing