流動阻力
關注創建者：酸菜魚呀 創建時間：2020-10-15
流動阻力的視頻教程
基于fluent明渠流動小船阻力仿真
船幾何處理與meshing網格劃分詳細過程（boi加密方法等）； 2. fluent小船阻力仿真設置流程，cfd-post后處理過程； 3. 多相流方法，明渠流動設置方法； 4. 提供源文件與后期答疑
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流動阻力的實例教程
液柱受到的作用力有：（1）左邊受到的液體壓力等于管入口壓強pin與管道截面面積A相乘；（2）右邊受到的氣體壓力等于壓強pout與管道截面面積A相乘；（3）管道的摩擦阻力以及閥門處的局部流動阻力。根據牛頓第二定律，液柱的加速度等于這些力的總和除以液柱的質量。當然，與中學物理里面牛頓第二定律的簡單應用例子相比，這里要增加一點復雜性，那就是液柱的質量不是常數，而是隨著充填過程不斷增加的量。
圖2 充填問題的分析。這里可能有人會問為什么液體前鋒處的壓強與管出口的壓強都是pout；實際上，從液體前鋒到管出口這一段管里面是有氣體在流動的，不過，由于氣體的密度遠遠小于液體的密度，所以氣體的慣性以及氣體在管里流動時的阻力都比液體的小很多，因此可以忽略。
根據這個思路，經過一定的推導，最終可以列出描述充填過程的常微分方程組[1]：
其中u為管道中的液體流速，a為閥門下游管道充填的比例，即a=l / l2 ，ρ為液體的密度，A為管道截面面積，N為代表液柱慣性大小的系數
其中第一項代表閥門上游的那部分液柱，第二項代表閥門下游的那部分液柱，可以看出第二項隨著充填比例a的增加而增加，這正是前面所說的“液柱的質量不是常數”的體現。
F是體現管道的摩擦阻力、閥門處的局部流動阻力以及管入口處壓力損失（p0與pin的差）的一個系數：
F =β+γa
其中第一項代表閥門處的局部流動阻力、管入口處壓力損失以及閥門上游那部分管道的摩擦阻力（這部分阻力系數不會隨充填比例a的增加而變化），而第二項代表閥門下游那部分管道的摩擦阻力（這部分阻力系數隨著充填比例a的增加而增加，因為隨著充填比例的增加，液體和管道的接觸面積也在增大，導致摩擦阻力增大）。β和γ為常數，其計算方法請參閱[1]。
方程（1）就是前面所說的對液柱運用牛頓第二定律的結果。
展開 殼體拉深沖壓件是將板料拉深成圓柱瓶型零件；在拉深操作中，坯料直徑受殼體周長的影響，而周長又受到沖壓件材料的流動性和外圍材料向內流動阻力和邊緣阻力；
當邊緣材料受到的阻力超過極限之后邊緣就會起皺失穩。為了避免出現起皺，必須是沖壓件材料可以在凸模和壓邊圈之間順利流動。造成拉深破裂的兩個主要原因是拉深沖壓件直徑與坯料直徑比值超過極限值和拉深半徑；
從平整的坯料拉深成殼體和將殼體拉深為直徑更小的殼體時，材料向內流動距離都有一個極限值，通常稱之為拉深系數，極限拉深系數受到沖壓件材料流動性、材料抗壓能力和由受壓而引起的流動阻力等因素的影響。過大的流動阻力使殼體邊緣破壞起皺，該區域是材料抵抗力最弱的區域；
展開 在塑膠發泡射出成型過程中，由于氣體含量、熔體壓力和發泡特性之差異，亦會影響其熔體流動性與產品質量。
圖2：熔體充填壓力和熔體黏度因子的測量方法。(a)熔體流動壓力峰值的定義；(b)熔體黏度因子的計算
研究結果與討論
本文章之研究整合射出機與發泡機制，以氮氣作為發泡用的氣體供應源并設置一熔膠壓力感測元件于射嘴上，經由不同的氣體含量來探討其溶入氣體的熔膠，經塑化至射出期間的壓力變化，以及導入一黏度因子的公式及計算，來比較與觀察熔體的流動行為。圖3為氣體含量變化下的熔膠流動壓力峰值與其計算所得之黏度因子；由圖中可以發現，隨著氣體含量的增加，對于材料的流動性與黏度性質等皆有正向效益（溶入一定比例之氣體可降低材料的黏度性質，相對影響原材料的流動性，當流動性越佳、阻力越小，所得之熔體充填壓力相對較低）。因此，熔體之流動阻力降低，以及藉由熔體壓力所計算出的黏度因子相對下降。
圖3：不同氣體含量（氮氣）對熔體充填壓力以及熔體黏度因子的影響
圖4說明氣體含量較低時，氣泡較集中在核心層區域，有較明顯的凝固層(Frozen/skin layer)；當氣體含量較高時，氣泡有朝向表皮層分布，也就是皮層厚度相對減小。從實驗參數設定與實驗結果可看出在塑化階段的熔膠與氣體的混合機制下，在較高的溫度與壓力環境下氣體溶解度將隨之增加，若氣體在透氣鋼輸出過程能提供細化特性，則可增加氣體的比表面積，提升溶解度與混煉性，同時改善熔體之流動性。
圖4：塑膠發泡射出成型流長試片之不同量測位置掃描電子顯微鏡圖像（不同氣體含量之發泡特性比較）
圖5為螺桿轉速對于熔膠黏度因子、發泡密度與抗彎強度之影響趨勢圖。
展開 一般而言，若流動阻力小，壓力損耗小，保壓較完全，澆口封口時間晚，補償收縮時間長，模腔壓力較高。
圖3：模具產品試模短射圖
產品壁厚區域：因熱傳較慢，流動溫度較高，流動阻力較低，是塑料流動時會先選擇的路徑。
圖4：模具產品試模短射圖
產品壁薄區域：與壁厚區域相反，因熱傳快速，溫度下降快速，流動阻力較大，容易造成短射或滯流現象。因此壁薄區域一般是模流較為敏感而不易控制的區域。
肉厚對流動的影響
當產品設計同時有壁厚與壁薄區域，肉厚設計(thickness of part)的效應如圖1所示。
圖1：產品設計同時有壁厚與壁薄區域
肉厚較厚處，流動阻力較小，塑料比較容易流動。由于塑料是熱的不良導體，肉厚處散熱不易，熱塑料容易補充，溫度較接近設定之融膠溫度，是溫度較高區域，如圖1左側所示。
肉厚較薄處，流動阻力較大，塑料流動不易。肉薄處較易冷卻。若塑料流動發生遲滯，熱塑料難以補充，受冷模壁冷卻結果，塑料溫度迅速下降。若塑料仍可流動，則因較高的剪切率（速度梯度大），反有黏滯加熱(viscous heating)的現象，使局部溫度上升。局部溫度跟高剪切率又與黏度有關，因此具體的流動行為取決于流動跟熱傳之間的相互競爭，如圖1右側所示。
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然而，這些技術，可能會增加系統中的壓降或冷卻劑流動的阻力水平。這種增加反過來會使系統需要更多能量，來推動冷卻流體（在本例中為空氣或液體）在系統中流動，以實現組件冷卻。壓降還會降低傳熱速率，從而進一步影響系統效率。
因此，在傳熱速率和壓降水平之間找到最佳的折衷方案，對于在各種汽車應用中實現最佳熱性能至關重要。
粘度是衡量流體流動阻力的物理量，分為動力粘度和運動粘度，對于質量流量計而言，尤其是熱式質量流量計（如Bronkhorst常用的熱式原理產品），工作原理基于熱傳導：通過加熱元件向流體傳遞熱量，并由溫度傳感器檢測溫差，從而推算出質量流量，當流體粘度發生變化時，會影響熱傳導特性與流動狀態（層流或湍流），進而可能干擾傳感器的響應精度。
?壓力損失小：因內側沒有結構，流動阻力很小，可流過大的流量。
產品特點：SMC公司生產的卡套式管接頭。
【特長】 ?沒有方向性的金屬套管的緊固接頭。
?外部不易損傷的套管。
?壓力損失小。
?可使用軟質銅管。
【用途】 ?用于從內螺紋部沿同一方向進行配管。
堵塞的癥狀是流動阻力變大，或者說濾芯進出口壓差變大，所以監控堵塞的傳統方式是檢測濾芯進出口的壓差，尤其是反滲透二級過濾的壓差。
這種方式最直接，但缺點明顯：
■ 傳感器可能失靈或數據漂移，監控失敗。
■ 堵了之后停機清洗，耽誤事。
■ 溫度等因素也會影響壓差，溫度越低流阻越大。所以壓差過大也不一定堵塞，可能出現虛警。
針對這些缺點，工程師們提出了基于機器學習的智能預警。
熔體粘度是塑料熔體抵抗流動的內在阻力的量度，定義為剪切應力與剪切速率之比。它本質上反映了分子鏈之間、鏈段之間以及分子鏈與填充物之間的相互摩擦作用力。粘度高的熔體流動困難，需要更高的加工壓力；而粘度低的熔體則容易流動，填充模具更為容易。
熔體粘度是塑料熔體抵抗流動的內在阻力的量度，定義為剪切應力與剪切速率之比。它本質上反映了分子鏈之間、鏈段之間以及分子鏈與填充物之間的相互摩擦作用力。粘度高的熔體流動困難，需要更高的加工壓力；而粘度低的熔體則容易流動，填充模具更為容易。
動力艙是車輛，船舶，重型機械等裝備的核心部位，通過 CFD 數值模擬，精準分析艙內溫度場與流場的分布，主要完成以下設計目標：</p><p><br></p><ul><li>優化熱管理與散熱設計，識別過熱區域，評估并優化散熱方案（如風道、冷卻系統布局），防止設備性能下降或損壞；</li><li>協同布局與風道設計，確保氣流順暢到達關鍵部位，減少回流和短路；</li><li>換熱器優化，提升傳熱效率，降低流動阻力
動力艙熱仿真的任務
動力艙是車輛，船舶，重型機械等裝備的核心部位，通過 CFD 數值模擬，精準分析艙內溫度場與流場的分布，主要完成以下設計目標：
優化熱管理與散熱設計，識別過熱區域，評估并優化散熱方案（如風道、冷卻系統布局），防止設備性能下降或損壞；
協同布局與風道設計，確保氣流順暢到達關鍵部位，減少回流和短路；
換熱器優化，提升傳熱效率，降低流動阻力；
風扇優化
一期一會 | 什么是流體流動？8個月前
流體在流動過程中的行為受其粘度的影響；粘度是內部流動阻力的衡量標準之一。根據粘度特性，流體可分為牛頓流體或非牛頓流體。
了解流體流動，在許多工程領域中都至關重要，包括航空航天、土木、機械和生物醫學工程等。此外還在海洋學、氣象學和生物學等科學學科中發揮著重要作用。
通過Cradle CFD模擬不同溫度（20℃—40℃ ）下的單液滴與雙液滴滲透過程，研究團隊揭示了溫度對粘結劑行為的雙重影響：
? 縱向滲透增強：溫度升高導致粘結劑粘度下降，流動阻力減小，液滴更易深入粉末床。
? 橫向鋪展受限：高溫下，毛細力主導液滴向孔隙內部滲透，而非持續橫向擴展。
