FloEFD熱仿真分析之基礎(chǔ)設(shè)置（三）

By CAE白堤

何為計(jì)算域

完成向?qū)гO(shè)置后，軟件自動(dòng)創(chuàng)建計(jì)算域。計(jì)算域是用于分析直流流動(dòng)和熱傳遞計(jì)算的區(qū)域。，是一個(gè)可用于3D或者2D分析的長(zhǎng)方形區(qū)域，平行于全局坐標(biāo)系平面，其包括了分析相關(guān)的所有物體和條件。理論上，該區(qū)域的尺寸越大越好，但是造成求解計(jì)算時(shí)間的增加和計(jì)算資源的浪費(fèi)。然而一個(gè)合理的流動(dòng)和熱傳遞分析，既要包含所有影響結(jié)果的所有條件，又要盡可能的提高效率。所以一個(gè)合理的計(jì)算尺寸就是其中的一點(diǎn)。

對(duì)于外部流動(dòng)，計(jì)算域的邊界應(yīng)該遠(yuǎn)離模型。不同的模型都有個(gè)相對(duì)合理的計(jì)算域，如自然散熱的燈具而言，建議重力反方向留2個(gè)燈具高度，重力方向1個(gè)燈具高度，四周方向每邊留0.5個(gè)燈具寬度。若其他的分析類(lèi)型，可自行進(jìn)行計(jì)算域尺寸無(wú)關(guān)性的計(jì)算。

對(duì)于內(nèi)部流動(dòng)，如果考慮固體內(nèi)熱傳導(dǎo)，計(jì)算域的邊界自動(dòng)包圍整個(gè)模型，如果不考慮固體內(nèi)熱傳導(dǎo)，則計(jì)算域的邊界僅包圍模型的流體通道。

如何編輯計(jì)算域

粗略操作：左擊分析樹(shù)下的計(jì)算域，窗口中顯示計(jì)算域的邊界，拖動(dòng)箭頭可調(diào)整計(jì)算域的大小，粗略調(diào)整到滿(mǎn)意位置，若沿相同軸同時(shí)對(duì)稱(chēng)地調(diào)整兩個(gè)邊界，可同時(shí)按住shift。注意總計(jì)有6各方向，新手不建議這么操作；

精準(zhǔn)操作：右擊分析樹(shù)下的計(jì)算域，再左擊編輯定義，即可以設(shè)置計(jì)算域。默認(rèn)識(shí)別是3D模型，如是2D流動(dòng)模擬流動(dòng)則可以將計(jì)算域重新定義為2D模擬，從而減少所需的內(nèi)存和CPU時(shí)間。對(duì)于2D流動(dòng)分析，會(huì)在計(jì)算域的兩個(gè)對(duì)邊上設(shè)置對(duì)稱(chēng)的邊界條件。計(jì)算域的大小通過(guò)測(cè)量3D模型尺寸得到再乘以對(duì)應(yīng)系數(shù)設(shè)置。當(dāng)設(shè)置完計(jì)算域后可右擊模型樹(shù)計(jì)算域，選擇隱藏，以便后期的其他操作。此外，外觀(guān)顏色及透明度都可以根據(jù)要求更改，一般不做改動(dòng)。

 

計(jì)算域的邊界條件

計(jì)算域的邊界條件默認(rèn)為絕緣，當(dāng)然還有對(duì)稱(chēng)和周期性選項(xiàng)，如果完全確信內(nèi)部或者外部流動(dòng)是對(duì)稱(chēng)的，可以調(diào)整計(jì)算域的大小分割出一個(gè)相關(guān)流動(dòng)區(qū)域，那么可以選擇對(duì)稱(chēng)選項(xiàng)，并把對(duì)應(yīng)坐標(biāo)方向上的大小調(diào)整到對(duì)稱(chēng)軸的位置。如此，只要分析1/2模型甚至1/4模型就能得到整個(gè)模型的結(jié)果，可節(jié)省計(jì)算機(jī)資源（注意模型對(duì)稱(chēng)后，熱功耗、流量等參數(shù)都對(duì)應(yīng)進(jìn)行變化）。如果模型按照周期性順序排列的相同幾何要素，則可以沿著相同幾何要素以一定距離重復(fù)出現(xiàn)的方向指定周期性條件，以縮短計(jì)算時(shí)間（注意最多只能為兩個(gè)方向指定周期性條件，且沿選定方向上的基本網(wǎng)格單元數(shù)量不得少于5）。

小結(jié)

計(jì)算域是流體或熱傳遞必備的要素，一個(gè)合理的計(jì)算域可提高模型分析效率，在實(shí)踐中可多加以嘗試。另外，邊界條件除了絕緣、對(duì)稱(chēng)和周期性外，還有流動(dòng)、壓力邊界條件，后續(xù)再詳細(xì)介紹。

文章作者：白堤，碩士，有限元設(shè)計(jì)圈主編，就職于國(guó)內(nèi)某知名企業(yè)，主要從事熱設(shè)計(jì)仿真工作。大佬們都還在努力，更何況自己還只是個(gè)學(xué)習(xí)者。希望通過(guò)微信公眾號(hào)拋磚引玉，結(jié)交更多志同道合的朋友。仿真之路漫漫其修遠(yuǎn)矣，我將上下而求索。