噴霧冷卻的案例
鋼板噴霧冷卻FLUENT仿真操作過程
鋼板噴霧冷卻FLUENT仿真操作過程
案例及相關截圖均于2016年制作，未曾翻制新版。
文檔中截圖界面為FLUENT15.0，舊版文件用新版本可打開，懶得重新截圖了。
設置過程可靠，其它版本可以類推。
工況介紹
如下所示，噴嘴向一塊熱（350℃）鋼板作噴霧（水氣混合）冷卻。
噴霧冷卻模擬
技術鄰處女貼：
計算目的：通過對霧化噴嘴的模擬，使大家了解其計算方法與過程設置；
1、幾何模型及網格劃分，扇形霧化噴嘴，噴嘴距離鋼板剛度為80mm；鋼板幾何尺寸為80*80*2
2、求解過程及設置
1）組分輸運過程計算，采用不可壓縮理想氣體得到噴嘴的流量
2）霧化場計算，采用DPM模型，選擇空氣輔助噴嘴模型、顆粒碰撞、破碎模型；
3）鋼板霧化冷卻計算，添加歐拉film模型；
鋼板表面邊界條件設置
3、計算結果展示：
a） 霧化場分布
b） 鋼板表面水蒸氣分布
c） 鋼板表面溫度分布
d) 鋼板冷卻速度：通過瞬態的計算分析，從前三秒來看霧化噴嘴對鋼板滯止點的溫度冷卻速度約為15K/s；
展開 綜述 \\ 星載有源相控陣天線熱控技術研究進展
瑞士洛桑聯邦理工學院Erp
等
通過在半導體襯底上電子器件和微流體的協同設計，研制出一種效率遠超現有技術的單片集成微流道冷卻結構，其研究結果表明該散熱技術可以在只消耗0.57 W泵功的條件下實現1700 W/c
m2
的熱量排散．
4.2 基于微機電系統的射流與噴霧冷卻技術
為了滿足更高的散熱需求，基于微機電系統的沖擊射流與噴霧冷卻技術也引起了研究者的關注．通常，集成于泵驅流體回路的射流或噴霧冷卻模塊一般發揮著冷板或者蒸發器的功能．雖然目前應用于地面的噴霧冷卻技術已較成熟，但若要將其成功應用于衛星等航天器平臺的熱控系統，零重力空間環境下的噴霧管理是空間應用中尚未解決的一個重要問
題
．
美國空軍和美國國家航空和航天局均較早地開展了針對空間環境應用的微重力條件下噴霧冷卻的探索性研
究
．Wang
等
對面向航天系統熱控應用的噴霧冷卻技術進行了較詳細的綜述，并將相關研究分為4類：a. 重力對噴霧冷卻性能的影響；b. 環境壓力對噴霧冷卻性能的影響；c. 加速度和振動對噴霧冷卻性能的影響；d. 航空航天噴霧冷卻系統研究．
總體而言，目前面向航天領域的噴霧冷卻應用極少，這是因為面向航空航天領域的噴霧冷卻技術研究尚處于起步階段，對復雜空間環境引起的噴霧流型和傳熱行為變化等方面的基礎研究不足．
展開 代做Fluent-CFX-STAR CCM+-WORKBENCH-FDS-Pathfinder-仿真
精典仿真案例舉例：攪拌器（釜）內的混合現象、軸流泵/離心泵及其氣蝕、滑動軸承及其空化、地源熱泵（地埋管）換熱、噴霧冷卻、噴氣織機氣流、翼型動力計算、風機、水平軸/垂直軸風力機、艦船行駛、汽車/飛機/列車運行、干氣密封、建筑（室內/外）風環境、旋風分離器/旋流器、氣/液體燃料燃燒器、四角切鍋爐煤粉燃燒、管殼式換熱器、圓柱繞流、直升機起落架應力及模態等，（未一一列舉，基本都可在本店看到案例展示，列舉的案例大部有在售視頻）。
（2）Icem、Gambit、Ansys mesh、ANSA、Star-CCM+、TurboGrid（旋轉機械網格）、Hypermesh、Fluent meshing等結構/非結構網格劃分；
（3）LaTex、Indesign、Word、Excel排版/文字處理/公式編輯錄入；
（4）Creo、Inventor、Solidworks等三維建模、運動仿真；
（5）CAD成圖、Tecplot數據處理；
展開 
曾經有一份工作擺在我面前，直到我撞機了...
③ 采用有效的冷卻方法如噴霧冷卻等提高冷卻效果。
④ 采用*切削減小對刀片的沖擊。
9） 刀具安裝不正確，如：切斷車刀安裝過高或過低；端面銑刀采用了不對稱順銑等。
對策：重新安裝刀具。
10） 工藝系統剛性太差，造成切削振動過大。
對策：
① 增加工件的輔助支承，提高工件裝夾剛性。
② 減小刀具的懸伸長度。
③ 適當減小刀具的后角。
④ 采用其它的消振措施。
11） 操作不慎，如：刀具由工件中間切入時，動作過猛；尚未退刀，即行停車。
對策：注意操作方法。
撞機的原因歸納起來大概有9點
(1)程序編寫錯誤。
工藝安排錯誤，工序承接關系考慮不周詳，參數設定錯誤。
A.坐標設定為底為零，而實際中卻以頂為0；
B.安全高度過低，導致刀具不能完全抬出工件；
C.二次開粗余量比前一把刀少；
D.程序寫完之后應對程序之路徑進行分析檢查；
(2)程序單備注錯誤。
A.單邊碰數寫成四邊分中；
B.臺鉗夾持距離或工件凸出距離標注錯誤；
C.刀具伸出長度備注不詳或錯誤時導致撞刀；
D.程序單應盡量詳細；
E.程序單設變時應采用以新換舊之原則：將舊的程序單消毀。
(3)刀具測量錯誤。
A.對刀數據加微信：SGLS93領免費數控課程輸入未考慮對刀桿；
B.刀具裝刀過短；
C.刀具測量要使用科學的方法，盡可能用較精確的儀器；
D.裝刀長度要比實際深度長出2-5mm。
(4)程序傳輸錯誤。
A.程序號呼叫錯誤或程序有修改，但仍然用舊的程序進行加工；
B.現場加工者必須在加工前檢查程序的詳細數據；
例如程序編寫的時間和日期，并用熊族模擬。
(5)選刀錯誤。
(6)毛坯超出預期，毛坯過大與程序設定之毛坯不相符。
(7)工件材料本身有缺陷或硬度過高。
(8)裝夾因素，墊塊干涉而程序中未考慮。
展開 DEFORM軟件在大批量鍛壓生產中的模具壽命分析
批量鍛造生產下模具溫度模擬原理如下圖所示，工藝研究人員先模擬設置一個循環周期的前處理設置，包括了模具鍛前、鍛中、鍛后的傳熱、噴霧冷卻等模擬，形成一個完整生產周期的模擬，再對整個工序N次循環模擬，之后對每次循環模擬的熱流結果提取，通過數學模型預測后期的熱流變化，將熱流重新施加到模具表面，得到M此循環周期后的溫度分布，這里N的值遠遠小于M。同樣的方法也適用于模具磨損預測。
模擬計算原理
循環設置
整個設置過程向導化操作，自動化程度高，分為研究物體選擇、數據提取、曲線擬合、模擬控制、DB文件生成五個過程。
設置流程
后處理結果的展示方面，DEFORM軟件同時開發了新的顯示功能，包括了多次循環后的模具溫度、磨損率、磨損深度、幾何變化等結果分布，用戶只需輸入循環次數，即可自動顯示相關變量的分布。
600次循環模擬結果
圖中模具幾何根據
磨損情況的更新也是一大亮點，軟件根據Archard磨損準則，對磨損率進行平滑處理，以提供更規則的幾何形狀更新。
2D模具幾何磨損更新
3D幾何磨損更新疲勞是影響模具壽命的重要因素，疲勞分析需要批量生產中模具應力的循環加載歷史（應力/應變變化），而傳統的耦合法模具應力分析計算量大，插值法應力分析只能同時計算某一個時刻的應力分析，DEFORM軟件在新的版本中對計算效率高的插值法設置進行更新，允許選擇多個時刻的受力狀態，同時進行插值法模具應力分析，快速提取模具的應力/應變加載過程。
展開 新功能 | 用DEFORM分析大批量鍛壓生產中的模具壽命，只需這樣做
02
批量鍛造生產下模具溫度模擬原理如下圖所示，工藝研究人員先模擬設置一個循環周期的前處理設置，包括了模具鍛前、鍛中、鍛后的傳熱、噴霧冷卻等模擬，形成一個完整生產周期的模擬，再對整個工序N次循環模擬，之后對每次循環模擬的熱流結果提取，通過數學模型預測后期的熱流變化，將熱流重新施加到模具表面，得到M此循環周期后的溫度分布，這里N的值遠遠小于M。同樣的方法也適用于模具磨損預測。
模擬計算原理
循環設置
整個設置過程向導化操作，自動化程度高，分為研究物體選擇、數據提取、曲線擬合、模擬控制、DB文件生成五個過程。
03
后處理結果的展示方面，DEFORM軟件同時開發了新的顯示功能，包括了多次循環后的模具溫度、磨損率、磨損深度、幾何變化等結果分布，用戶只需輸入循環次數，即可自動顯示相關變量的分布。
600次循環模擬結果
圖中模具幾何根據磨損情況的更新也是一大亮點，軟件根據Archard磨損準則，對磨損率進行平滑處理，以提供更規則的幾何形狀更新。
展開 除塵器設計選型注意要點總結
1）增設火花捕集器，或其它預除塵器，捕集灼熱粗粒塵；
2）增設噴霧冷卻塔，將煙氣溫度降至著火溫度以下，抑制靜電荷產生；
3）除塵器入口管道設置火星探測器，予以報警和滅火控制；
4）防止除塵器箱體內部積灰，灰斗傾角不小于70°；
5）選用消靜電濾料，濾袋及除塵器箱體采用靜電接地，防止濾料因靜電積聚激發火花；
6）優先選用脈沖清灰方式，采用高壓氮氣作為清灰動力，嚴禁采用振動清灰方式；
7）在除塵器箱體上安裝泄爆閥（泄爆門、爆破片），以減少爆炸強度，縮小爆炸范圍。
五、含焦油霧氣體的處理
焦爐煙氣中含有煤焦油，這種煙氣若直接進入布袋除塵器，會造成布袋表面板結，不易清 除，須采取特殊處理措施。
1）噴入吸附劑
采用焦炭、活性炭等作為吸附劑，噴入布袋除塵器之前的反應器，吸附油霧后，再進入除塵器捕集分離。吸附反應器有文丘里管、垂直徑向噴射、以及沸騰床等多種形式，凈化效率可達95%。后置布袋宜選用腹膜濾袋。
2）預涂塵技術
對于焦爐煙氣，利用除塵器下回收的焦炭粉作為預涂塵，用氣力輸灰裝置噴入除塵器進口管路，吸附部分焦油，并均勻分布在濾袋表面，形成預涂塵。
展開 “淬（cuì）火”最全面介紹！
寒粹
以浸入冷卻能力強的寒冰水溶液，作為冷卻介質的淬火冷卻。
局部淬火
僅對工件需要硬化的局部進行的淬火。
氣冷淬火
專指在真空中加熱和在高速循環的負壓、常壓或高壓的中性和惰性氣體中進行的淬火冷卻。
表面淬火
僅對工件表層進行的淬火，其中包括感應淬火、接觸電阻加熱淬火、火焰淬火、激光淬火、電子束淬火等。
風冷淬火
以強迫流動的空氣或壓縮空氣作為冷卻介質的淬火冷卻。
鹽水淬火
以鹽類的水溶液作為冷卻介質的淬火冷卻。
有機溶液淬火
以有機高分子聚合物的水溶液作為冷卻介質的淬火冷卻。
噴液淬火
用噴射液流作為冷卻介質的淬火冷卻。
噴霧冷卻
工件在水和空氣混合噴射的霧中進行的淬火冷卻。
熱浴冷卻
工件在熔鹽、熔堿、熔融金屬或高溫油等熱浴中進行的淬火冷卻，如鹽浴淬火、鉛浴淬火、堿浴淬火等。
雙液淬火
工件加熱奧氏體化后先浸入冷卻能力強的介質，在組織即將發生馬氏體轉變時立即轉入冷卻能力弱的介質中冷卻。
加壓淬火
工件加熱奧氏體化后再特定夾具夾持下進行的淬火冷卻，其目的在于減少淬火冷卻畸變。
透淬
工件從表面至心部全部硬化的淬火。
等溫淬火
工件加熱奧氏體化后快冷卻到貝氏體轉變溫度區間等溫保持，使奧氏體變成貝氏體的淬火。
分級淬火
工件加熱奧氏體化后浸入溫度稍高或稍低于M1點的堿浴或鹽浴中保持適當時間、在工件整體達到介質溫度后取出空冷以獲得馬氏體的淬火。
亞溫淬火
亞共析鋼制工件在Ac1-Ac3溫度區間奧氏體化后淬火冷卻，獲得馬氏體及鐵素體組織的淬火。
展開 新功能 | 用DEFORM分析大批量鍛壓生產中的模具壽命，只需這樣做
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批量鍛造生產下模具溫度模擬原理如下圖所示，工藝研究人員先模擬設置一個循環周期的前處理設置，包括了模具鍛前、鍛中、鍛后的傳熱、噴霧冷卻等模擬，形成一個完整生產周期的模擬，再對整個工序N次循環模擬，之后對每次循環模擬的熱流結果提取，通過數學模型預測后期的熱流變化，將熱流重新施加到模具表面，得到M此循環周期后的溫度分布，這里N的值遠遠小于M。同樣的方法也適用于模具磨損預測。
模擬計算原理
循環設置
整個設置過程向導化操作，自動化程度高，分為研究物體選擇、數據提取、曲線擬合、模擬控制、DB文件生成五個過程。
精通OpenFOAM中的拉格朗日粒子動力學-全套案例-中文字幕（srt） ￥25
在許多工程應用中——如噴霧、氣溶膠、含粒子流動和多相系統——連續流體與分散粒子之間的相互作用起著關鍵作用。傳統的CFD方法通常只關注流體相，但現代模擬需要捕捉粒子的行為及其與流動的相互作用。本課程旨在通過教您如何使用OpenFOAM的歐拉-拉格朗日框架來建模此類系統來彌補這一差距。
我們從粒子追蹤的基礎知識開始，建立對拉格朗日方法工作原理的扎實概念理解。您將探索粒子如何被表示為包裹體，它們的運動如何受物理定律支配，以及它們如何與周圍流體相互作用。每個概念都直接與OpenFOAM中的實現相關聯，而不是依賴孤立的理論，確保您同時獲得理論清晰度和實踐能力。
隨著課程的進展，我們進入使用icoUncoupledKinematicParcelFoam等求解器進行單向耦合模擬。在這里，粒子在預計算的速度場中演化，使您能夠在沒有對流反饋的情況下理解粒子動力學。這一步對于在引入更復雜的耦合機制之前建立直覺至關重要。
從那里，課程進入使用kinematicParcelFoam進行雙向耦合模擬。在這個階段，粒子不僅響應流動，還通過動量交換影響它。您將學習如何將源項引入控制方程，以及這如何改變系統的行為。粒子與流體之間的相互作用變得更加真實，您將開始了解此類模擬如何用于實際工程問題。
本課程的一個主要亮點是表面薄膜建模的介紹。這使您能夠以物理上有意義的方式模擬粒子-壁面相互作用，包括反彈、吸收和飛濺等現象。這些效應在噴霧冷卻、涂層工藝和燃燒系統等應用中至關重要。您將了解薄膜模型如何集成到歐拉-拉格朗日框架中，以及質量和動量交換如何在邊界發生。
一旦建立了稀薄粒子流的基礎，課程就過渡到使用DPMFoam的更高級領域。
展開 
干了這么久“淬火”你真的了解嗎？
折疊鹽水淬火
以鹽類的水溶液作為冷卻介質的淬火冷卻。
折疊有機溶液淬火
以有機高分子聚合物的水溶液作為冷卻介質的淬火冷卻。
折疊噴液淬火
用噴射液流作為冷卻介質的淬火冷卻。
折疊噴霧冷卻
工件在水和空氣混合噴射的霧中進行的淬火冷卻。
折疊熱浴冷卻
工件在熔鹽、熔堿、熔融金屬或高溫油等熱浴中進行的淬火冷卻，如鹽浴淬火、鉛浴淬火、堿浴淬火等。
折疊雙液淬火
工件加熱奧氏體化后先浸入冷卻能力強的介質，在組織即將發生馬氏體轉變時立即轉入冷卻能力弱的介質中冷卻。
折疊加壓淬火
工件加熱奧氏體化后再特定夾具夾持下進行的淬火冷卻，其目的在于減少淬火冷卻畸變。
折疊透淬
工件從表面至心部全部硬化的淬火。
折疊等溫淬火
工件加熱奧氏體化后快冷卻到貝氏體轉變溫度區間等溫保持，使奧氏體變成貝氏體的淬火。
折疊分級淬火
工件加熱奧氏體化后浸入溫度稍高或稍低于M1點的堿浴或鹽浴中保持適當時間、在工件整體達到介質溫度后取出空冷以獲得馬氏體的淬火。
折疊亞溫淬火
亞共析鋼制工件在Ac1-Ac3溫度區間奧氏體化后淬火冷卻，獲得馬氏體及鐵素體組織的淬火。
折疊直接淬火
工件滲入碳后直接淬火冷卻的工藝。
折疊兩次淬火
工件滲碳冷卻后，先高于Ac3的溫度奧氏體化并淬冷以細化心部組織，隨即在略高于Ac3的溫度奧氏體化以細化滲層組織的淬火。
折疊自冷淬火
工件局部或表層快速加熱奧氏體化后，加熱區的熱量自行向未加熱區傳到，從而使奧氏體化區迅速冷卻的淬火。
展開 FLOW-3D微液滴碰撞仿真應用
目前該問題研究成果已經起到了指導工程應用的作用，如噴墨打印機、噴霧燃燒、噴涂技術、噴霧冷卻、醫療器械等眾多領域[3]。
微小液滴低速碰撞水平表面屬于兩相流范圍，整個動態過程比較復雜，與液體的物性參數、接觸角、平面的表面粗糙度、表面張力、碰撞速度等多個因素密切相關。整個過程基本包含鋪展、回縮、反彈、破碎等運動過程。
概念介紹
微小液滴低速碰撞水平表面的數值模擬涉及到很多物理概念，比如接觸角、表面張力系數等，這里針對各參數概念進行介紹。
接觸角（contact angle）
接觸角也叫做濕潤角[4]，液滴與壁面接觸后，會出現氣、液、固三相交接的情況，在交界處作氣-液界面的切線，此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ，單位為度，如下圖所示。小于90度表示易濕潤壁面，液滴容易鋪展；大于90度表示不易濕潤壁面，液滴容易反彈。
表面張力系數[5]（Surface tension coefficient）
液滴之所以能成為“滴”就是因為有表面張力的存在，表面張力的形成與液體的屬性相關，主要是表面薄層內分子的相互作用導致。表面張力現象在自然界中容易觀察到，比如毛細現象、肥皂泡現象等。表面張力系數σ是在溫度T和壓力p不變的情況下吉布斯自由能G對面積S的偏導數。其中，吉布斯自由能的單位是能量單位，因此表面張力系數的單位是能量/面積。物理意義為對于特定的液體，增加單位表面積時外力所需要做的功。表達式為：σ=ΔE/ΔS
表面粗糙度(surface roughness)
現實中，不存在表面絕對光滑的壁面，那么用表面粗糙度來表征固體表面的平整度。粗糙度是由固體的加工方法決定，不同的機加工方法會導致不同的表面粗糙度。
展開 CAE技術在新能源汽車研發中的應用（二）
電機設計軟件MotorSolve
MotorSolve自身結合了磁路法和有限元法的優勢，還擁有磁熱雙向耦合功能，方便評估風冷、對流、噴霧冷卻等不同的冷卻方法對電機性能的影響；擁有豐富的定轉子模板，方便工程師進行高效設計；可導出*.rsm、*.vhdl格式，進行聯合仿真。
電機電磁力計算
五、結束語
雖然新能源汽車已成為汽車產業未來發展的趨勢，也得到了政府政策的大力支持，但是目前實際銷量與規劃銷量缺存在巨大差距。2012年新能源汽車銷量為12552輛，其中純電動汽車銷量為12411輛。即使以今后每年翻倍的速度增長，到2015年的銷量也不過是10萬輛左右，與國家規劃相差40萬輛左右，與各個地方規劃之和的差距就更大了。
除了市場化程度低、運營模式不清晰、公共配套設施不完善之外，涉及到產品本身的關鍵技術不成熟和質量問題也是限制新能源汽車發展的重要原因。關鍵技術主要體現在電池組、電控系統、電氣傳動總成系統等方面，這些為新能源汽車開發帶來了挑戰。工程師需要借助CAE技術，來替代反復使用物理樣機試驗的方法，對電池組、電動機、電控器件、電磁兼容性等方面進行多學科的仿真分析，不斷優化，開發出安全可靠性好、性價比高的新能源汽車。
文章轉載自微信公眾號：CAE聯盟
展開 一期一會 | 什么是電子產品熱管理？
液冷通常使用強制對流或熱交換器（輻射器），在液體返回熱源之前對其進行冷卻。液冷的常見應用示例包括高性能計算機、電池系統、電機和電動汽車。
射流沖擊冷卻：高效的散熱解決方案，通過噴嘴將流體噴射到熱源上。更高的流速、湍流以及沖擊表面有時發生的汽化，會顯著增加從物體到流體的熱傳遞。
噴霧冷卻：一種類似于射流沖擊冷卻的方法，但不是流體噴射，而是將冷卻劑霧化成小液滴，當它們碰到熱源時就會蒸發。這種相變吸收的能量，比對流要多得多。
制冷：利用蒸汽壓縮熱力學，循環使用壓縮、冷凝、膨脹和相變從熱源中吸取熱量。環境溫度遠高于電子設備所需的工作溫度時，這種方法尤為實用。數據中心，是利用制冷來為自由對流、強制對流及液冷系統的工作流體散熱的一個常見示例。
電阻加熱：大多數熱管理方法都是為了電子系統或組件散熱。但在某些應用中，設備在極冷環境下工作，工程師需要在其設計中納入電阻式加熱器，以將溫度提高到可接受的工作范圍。在太空電子產品、某些汽車電子產品以及各種在極端環境下工作的物聯網（IoT）應用中，電阻式加熱器很常見。
熱電散熱：這種熱管理固態設備，利用Peltier效應將電能轉換為熱能。電流通過兩個不同的半導體材料，會導致一端的溫度升高，另一端的溫度降低。這個較低溫度端可直接連接至需要散熱的電子組件。
將熱管理設計到電子系統中的流程
從微小的微型芯片到海量數據中心，設計電子系統的工程師必須探索系統的熱行為，然后選擇相應熱管理解決方案——需要符合系統熱性能標準、具有成本效益，而且不會產生與系統電氣或結構要求有關的問題。
熱管理設計通常應該集成到整體產品設計流程中，尤其是以仿真為導向的設計流程。以下技術有助于開發團隊了解應用，以快速進行權衡并優化解決方案。
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