【AICFD案例教程】電機換熱分析


AICFD是由天洑軟件自主研發的通用智能熱流體仿真軟件,用于高效解決能源動力、船舶海洋、電子設備和車輛運載等領域復雜的流動和傳熱問題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結果處理完整仿真分析流程,幫助工業企業建立設計、仿真和優化相結合的一體化流程,提高企業研發效率。

一、概 要

1)案例描述

本案例針對的是某類電機,該電機由發熱體,流體管路,流體管路蓋板組成,分析該電機在入口質量流量為0.139kg/s時進行換熱的數值模擬。具體結果可查看后處理云圖。

2)網格

整體網格為四面體網格單元為主的非結構網格,網格數量380萬。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖1
圖1-1 網格模型

3)計算條件

入口邊界:質量流量0.139kg/s;溫度:65℃; 出口邊界: 靜壓0Pa; 湍流模型: Standard k-epsilon; 介質: 流體LLC_65deg。

二、網 格

1)新建工程

① 啟動AICFD 2023R2;

② 選擇 文件>新建,新建工程,選擇工程文件路徑,設置工程文件名,點擊“確定”。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖2

圖2-1 AICFD窗口

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖3

圖2-2 新建工程

2)網格導入

單擊菜單欄網格>導入網格,導入外部生成的計算域網格。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖4
【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖5
圖2-3  網格導入

3)網格質量檢查

單擊菜單欄 網格>網格質量,檢查網格質量。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖6
圖2-4 網格質量檢查

三、求解設置

1)求解模型

雙擊 求解>求解模型,設置湍流模型。本案例為穩態計算,采用不可壓縮流,湍流模型采用Standardk-epsilon模型。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖7
圖3-1  模型設置

右擊 材料>添加材料,MaterialType選擇Gas,新建材料,修改介質物性參數,如圖3-2所示。

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圖3-2 材料選擇

右擊 材料>添加材料,MaterialType選擇Solid,新建材料,修改介質物性參數,如圖3-3所示。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖9
圖3-3 材料選擇

2)計算域

雙擊求解>流動分析>計算域>Domain-VOL_FLUID,計算域設置窗口中類型選擇“FluidDomain”,材料選擇“LLC_65deg”,然后點擊“下一步”,在打開的流體模型窗口點擊“確定”,將網格分配到計算域。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖10
【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖11
【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖12
圖3-4  分配計算域

雙擊 求解> 流動分析> 計算域> Domain-VOL_SOLID,計算域設置窗口中類型選擇“Solid Domain”,材料選擇“ADC12_20deg”,然后點擊“下一步”,在打開的流體模型窗口點擊“確定”,將網格分配到計算域。

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【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖14
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圖3-5 分配計算域

3)邊界條件

分別設置Inlet和Outlet,需要分別設置邊界名稱、邊界類型、邊界條件和數值,如圖所示;

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖16

圖3-6  入口定義

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖17
圖3-7  出口定義

設置Wall的邊界條件,需要展開邊界列表,選擇面,設置邊界名稱、邊界類型,如圖所示;

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【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖19
圖3-8  壁面定義

右擊 邊界條件>插入邊界條件,新建邊界,設置Wall,需要分別設置邊界名稱、邊界類型,如圖所示;

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖20
【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖21
圖3-9  新建熱流邊界

雙擊 求解>流動分析>交界面>Interface-INTERFACE_WALL_NETSUDENNTATSU,查看自動識別的交界面;

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圖3-10 交界面設置

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圖3-11 求解參數設置

雙擊 求解>求解控制,設置求解器啟停條件,迭代步數等;

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圖3-12  求解參數設置

右擊 報告表>面積分報告,設置監控出口平均溫度。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖25
圖3-13  監控設置

四、初始化及求解計算

1)殘差曲線與監控變量

雙擊 監控>殘差曲線,選擇查看監控曲線。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖26
圖4-1 監控曲線選擇

2)初始流場設置

① 雙擊 求解>初始化,設置初始流場;

② 選擇菜單欄 求解>初始化,初始化流場。

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圖4-2  初始化設置

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圖4-3  初始化流場

3)求解計算

選擇菜單欄 求解>求解>直接求解>串行,開始計算。

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圖4-4  運行求解器

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圖4-5  選擇求解模式

五、后處理

1)監控曲線

查看殘差曲線。

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圖5-1  殘差曲線

2)數據讀取

雙擊樹節點 報告>流量&能量報告,選擇域,選取面列表中目標部件,點擊應用,讀取結果數據。

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【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖33
圖5-2  溫度報告

3)求解結果更新及導入

單擊菜單欄 求解>可視化結果,實現可視化求解結果更新,現版本計算完成后自動進行可視化求解結果。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖34
圖5-3  結果更新

4)可視化結果

① 壓力云圖

單擊菜單欄后處理>云圖,選取位置域和變量參數壓力,設置等級參數256,點擊應用,讀取管道壓力云圖,可以看到在入口質量流量0.139kg/s的工況下流體管路的壓力分布。

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圖5-4 壓力云圖

② 溫度云圖

單擊菜單欄 后處理>云圖,選取位置域和變量參數溫度,設置等級參數256,點擊應用,讀取管道溫度云圖,可以看到在入口質量流量0.139kg/s的工況下流體管路的溫度分布。

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圖5-5 溫度云圖

單擊菜單欄 后處理>云圖,選取位置域和變量參數溫度,設置等級參數256,點擊應用,讀取發熱面溫度云圖,可以看到該模型下,發熱體的換熱情況。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖37
圖5-6 溫度云圖

單擊菜單欄 后處理>云圖,選取位置域和變量參數溫度,設置等級參數256,點擊應用,讀取固體壁面溫度云圖,可以看到該模型下,固體蓋板的換熱情況。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖38
圖5-7 溫度云圖

③ 速度流線圖

單擊菜單欄 后處理>流線圖,設置管道內速度流線圖,可以看到在入口質量流量0.139kg/s的工況下流體管路的速度流線情況。

【AICFD案例教程】電機換熱分析的圖39
圖5-8  流線圖

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