flow simulation的案例
讓SolidWorks Flow Simulation 跑得更快
讓SolidWorks Flow Simulation 跑得更快
ICT-Andy Lin
使用SolidWorks Flow Simulation能夠幫助我們解決散熱問題以及各種其它的流體動力學問題。但也有不少用戶反饋運算時間過長的問題。以下幾點能夠讓Flow Simulation跑得更快。
一、俗話說：“好馬配好鞍”，好的分析軟件必須在好的電腦上運行才能充分體現其效率。運行Flow Simulation的電腦的CPU應該以多核高頻為前提（影響運算的主要因素之一）、內存越高其解算能力越強、Win 7系統運算Flow Simulation 2011以上的版本會更加順暢。
二、計算的速度除了和電腦硬件有直接的聯系以外,和分析項目的網格與邊界和初始條件都有直接的聯系。很多用戶的電腦很好（滿足以上條件），但他抱怨Flow Simulation運行很長時間才能得到最終結果。究其原因，我們可以考慮從以下幾個方面優化運算時間。
1.網格劃分的初試等級不用提得很高,通過初試，目的就是為了確保分析的結果符合分布趨勢。建議等級3或以下都可以
2.在確保初試結果符合合理的趨勢基礎把整體網格精度調到3級、或4級、不建議選擇5級以上。同時增加局部網格，局部網格應該以數值變化較大以及關注位置為指導，局部網格可以有效減少不必要的細致網并且可以保障得到所需分析精度。
3.嘗試取消自動網格劃分，進行手動網格劃分設置再加上局部網格劃分有利于減少更多的網格。
4.網格劃分除了和網格定義參數有關以外，還受到設定參數條件、以及求解目標（Goal）影響。有不少人為了看到更多的信息，于是添加一大堆的GOAL的定義,這樣會導致網格劃分及運算時間的增加。
展開 利用SOLIDWORKS Flow Simulation來進行旋轉流體仿真
看到這個，大家可能就猜到了，是的，我的意圖就是在中間將風扇旋轉，然后，看看氣流流動情況是什么樣的；
首先，使用SOLIDWORKS Flow Simulation非常容易，我們從插件里，勾選，加載出來，此時，我們只需要使用向導來一步步創建就好；
因為SOLIDWORKS Flow Simulation目前為簡體版本，我就不過多的截取圖片，以文字敘述就好了；別的默認設置就不多說了，在分析類型處，選擇外部分析，選擇瞬態分析，時間設置為2s，輸出步長為0.02s，選擇旋轉，類型選擇滑移網格。之后，我們選擇流體為氣體，空氣，之后，所有一切都默認通過；
接下來，我們要做個工作，就是在旋轉區域內，建立一塊獨立出來的實體，做完旋轉控制，大小以正好包住扇頁為準；（其實，這部分可以在建模時就完成的）接下來，我們設置一個計算域，我這里，大致選擇了如下圖大小；
之后，設置旋轉區域為剛剛所繪制的圓柱，如下圖；
接下來，我們其實什么都不需要設置了；再加上一些目標，就可以了；其實，不加也可以運算；我們來看下，通過剛剛的向導，我們簡單設置了幾個參數，然后，我們又設置了旋轉區域和目標，沒錯，使用SOLIDWORKS Flow Simulation就是這么簡單；我們下面開始點擊運算，就可以了；
之后，我們可以插入切面圖，來看到速度情況，如下圖，同時，我們也可以根據這個切面圖來生成動畫。
總體來說，SOLIDWORKS的所有產品，都一貫沿著SOLIDWORKS簡單、易用的風格，讓大家在使用的過程中，以最少的鼠標點擊及設置，來完成復雜的工作；
文章來源：三維機械設計工程師
展開 SOLIDWORKS Flow Simulation閥門內流體仿真
導讀
閥門作為輸送系統中的控制設備其主要功能是接通管路中的流體介質,又或是調節流體的流量、壓力等，在閥門的設計中，流量系數Cv,Kv，以及流阻系數都是基本參數，本節將講解通過SOLIDWORKS Flow Simulation在三維模型獲取以上參數。
01
首先我們通過SOLIDWORKS把三維模型建立出來，就以(圖中)視頻中這個簡易閥門模型為例，我們保存好模型后點擊開啟Flow Simulation流體分析模塊，點擊帶有Flow Simulation的選項卡。
02
在流體分析界面通過向導快速完成，單位內外流場選擇，分析類型，流體類型以及初始條件。
在左邊設計樹通過右鍵邊界條件，插入入口流速或者流量，還包括出口處與外界連接的環境壓力。
03
接下來就是設置如何輸出相關參數，先從國內的流量系數Kv值開始，首先我們需要知道手工計算如何計算我們的Kv值，根據計算公式
其中Q是流量，ΔP是壓差，Υ為閥門流體相對于水的密度。
在設計樹目標這邊右鍵選擇表面目標選擇進出口，然后選擇輸出參數總壓，這個情況進出口的壓力值就能獲取到了。在全局目標處選擇密度。
04
接下來同樣右鍵目標選擇到方程目標，在方程目標界面輸入Kv的計算公式，其中流量，壓差這些數據可以選擇剛才設置的全局目標、表面目標以及邊界條件。
展開 SolidWorks Flow Simulation 網格處理（二）
優化網格技術
SolidWorks Flow Simulation 提供了非常好的自動化網格功能。然而真實的模型總是多變的、復雜的。盡管自動生成的網格都是非常合適的，但是對一些復雜的問題，會出現因為網格數量龐大而內存不足的情況。一但模型具有小而薄的幾何特征，這些特征會導致大量的網格，但自動化網格等級不夠又會導致該細小特征會被忽略而導致求解出現較大的誤差。
針對模型中出現的薄小特征，在Flow Simulation中可通過一系列的設置解決薄小特征的網格問題。
如圖中模型，噴射器的直徑很小，只有模型最小特征尺寸的1/1000,但這開口對內部的空氣流動影響明顯，因此如果該噴射品必需考慮的條件之一
用戶可通以下兩種操作對薄小特征進行網格優化。
一、（如圖）在使用WIZARD向導建立項目時，在求解等級設定時，通過選擇Minimum gap size定義最小間隙大小，通過選擇Minmum wall thickness定義薄片的厚度。其中你可通過手工指定值大小，或者把尺寸與選項關聯起來，達到自動更新的效果。
二、建立項目后，右擊Input Data，選擇Initial Mesh 重復以上設計。
按照以上設定處理后，系統會根據設定對包含細小間隙或薄片特征的區域進行網格優化，得到良好的網格效果。（如下圖所示）
本人最近總結了一些三維設計技術資料，拿給各位朋友分享一下，希望能促進技術交流，能對大家有所幫助：
1.升級維護服務
http://mkt.solidworks.com.cn/Ecampaign/checkmail.do?formName=FName-2410541&varID=100082
2. SolidWorks初學者最佳途徑。
http://mkt.solidworks.com.cn/Ecampaign/checkmail.do?
展開 
CFD專欄丨Altair Flow Simulator，來自航空工業的系統級流體仿真
Altair? Flow Simulator?
Flow Simulator 最初由GE航空部門開發，用于飛機發動機的二次空氣系統分析，后逐步擴展到GE的能源、交通，油氣等7個部門，用于系統級快速仿真。2021年Altair公司將其收購，作為 Altair CFD 解決方案的一部分。
什么是二次空氣系統？燃氣輪機進行冷卻的常用方法是從壓氣機中抽取部分壓縮空氣，使其按需要合理的流經燃燒室、葉片、輪盤等高溫部件進行冷卻和保護，或流入輪盤腔室進行增壓、起到密封作用。這樣的一個空氣系統稱作燃氣輪機的二次空氣系統。
SOLIDWORKS Flow Simulation電子機箱散熱
導讀
SOLIDWORKS Flow Simulation經常應用到電子冷卻方面，以這個機箱散熱問題為例，我們一般的散熱設計要求是CPU不能超過80℃，北橋芯片溫度不能超過85℃，南橋芯片不超過95℃。在實際情況下芯片內部的各處溫度是不一樣，面對與芯片級別的散熱分析我們需要一些熱仿真工具對芯片的內部結構進行詳細的建模以了解芯片內部的溫度分布。
操作步驟
當然了，加入我們的研究重點并不在于研究芯片本身溫度分布，而是針對板卡級別設置是以整個機箱系統作為散熱分析對象，那么我們就可以做以下簡化。
在SOLIDWORKS Flow Simulation中我們可以借助里面的風扇設置代替實體的風扇模型。
當我們的研究對象是整個機箱系統時，研究就更偏向宏觀角度，此時芯片就可以一個凸臺模型進行替代；對于一些通氣孔也可以用多孔板功能來進行代替，這樣一來就可以在保證模型工況與實際接近的情況下提高計算效率。也就得到以下模型。
這樣就可以進入到分析界面，首先通過向導設置最基本的單位、分析類型（包含內流場，固體內熱傳導、重力）、以及流體介質、固體材料、與外界的熱交換系數、初始溫度。
展開 SOLIDWORKS Flow Simulation軟件流體分析結果查看
SOLIDWORKS Flow Simulation是非常易用的流體分析軟件，該軟件提供一系列功能強大、操作簡便的查看分析結果工具，有了這些工具，就可以輕松看懂流體分析結果。
軟件提供“結果”文件夾，便于統一管理分析結果，在文件夾顯示可用的工具，常見的有切面圖、表面圖、流動跡線。
切面圖：用來顯示任何SOLIDWORKS基準面上的任意結果，結果可以表現為等高線、等值線或矢量圖，也可以組合顯示；
表面圖：可以顯示任意SOLIDWORKS曲面上的任何結果，結果可以表現為等高線、等值線或矢量圖，也可以在更高線云圖上覆蓋顯示矢量圖；
流動跡線：用于顯示流線和放入流體中粒子路徑，粒子可以帶有質量或溫度屬性，該跡線是3D流體流動的圖像，非常直觀，并且可以導出Excel格式或者參考曲線，非常易用。
展開 CFD專欄丨Flow Simulator案例：航空發動機燃燒室一維仿真
wx_fmt=jpeg&from=appmsg"></p><p><strong>燃燒室的結構</strong></p><p><br></p><p><strong>一維燃燒模型</strong></p><p><br></p><p>Altair? Flow Simulator?的一維燃燒模型旨在使用反應物的化學性質來模擬燃燒現象。燃燒元件集成了 NASA CEA代碼進行化學反應計算。CEA代碼解釋了燃燒引起的焓變和隨后的熱量上升。Flow Simulator可計算由于這種熱量上升引起的瑞利損失Rayleigh loss 解，以確定燃燒器的入口和出口壓力以及馬赫數。</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/x0yLiaf5fF6wQtXyAnpibxiahtIVvyfWhgGLtN9FFfAibqKN7Nj8j1iaXvfZ2hVBq5cuib7Tw8Pkb68pYDu8Hc5Gt9Lg/640?wx_fmt=jpeg&from=appmsg"></p><p><strong>一維燃燒元件</strong></p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/x0yLiaf5fF6wQtXyAnpibxiahtIVvyfWhgGeyw0QNW8jLEu3lQcUKRVricia064NR7z2hzv0RSncibib3hymZR9QzlLJw/640?
展開 CFD專欄丨Flow Simulator案例：重力驅動的流動
wx_fmt=jpeg&from=appmsg"></p><p><strong>滑油一維模型</strong></p><p><br></p><p>本期的Flow Simulator案例：重力驅動的流動分享就到這里啦，下一期我們將分享更多實用功能，敬請期待。
技術熱點 | 針對數據中心機房散熱問題SOLIDWORKS Flow Simulation仿真
本文將采用Solidworks Flow Simulation對圍繞數據中心進行服務器散熱效果分析。
Part.1/
首先創建一個新算例，設定好我們的先天條件包括分析類型，默認流體初始條件等
Part.2/
賦予模型中的實體材料，這里我們外殼設置為石膏板，管道，機柜使用軟鋼
Part.3/
設置風扇位置（包含制冷設備風扇出風溫度規定為15攝氏度，機柜風扇以及服務器散熱風扇）
Part.4/
設置我們服務器的發熱量（這里我們可以以耗電量的97%都轉化為熱量為參考）
做完以上設置我們設置計算目標便于我們算例結果的收斂，就可以點擊運行計算
我們就可以通過結果處理的切面圖查看我們的各層溫度的分布如下圖所示
對于室內的空氣流動問題我們也可以通過流動軌跡查看。
從流動軌跡當中我們也可以看到位于中心的散熱效果相對一般，服務器的溫度基本控制在70攝氏度以下。
展開 SOLIDWORKS Flow Simulation隔離病房暖通效果流體仿真實踐
在SOLIDWORKS Flow Simulation中的HVAC模塊專門用于研究人體舒適度，它可以預測人們在熱環境中的一般熱感覺以及不舒適度和空氣質量評估。
流體仿真
人體舒適度一般包含平均輻射溫度（MRT）、操作溫度、預測平均熱感覺指標（PMV）、預測不滿意百分比（PPD）、通風量（DR）、拉伸溫度、空氣擴散性能指數（ADPI）、污染物去除效率（CRE）、局部空氣質量指數（LAQI）、流動角度。
接下來我們將引入一個醫院的隔離病房模型來進行人體舒適度的分析。
我們來看看這個隔離病房的布局，在這個模型中我們需要確定發熱源有哪些，這個模型里就包含了，電視機，醫療器械，吊燈，當然了可能還要考慮人的換熱量。關于通風問題，有一個進風口還有一個出風口，以及洗手間也有一個出風口；病人這里可以設定體溫為39攝氏度以及照看人員體溫為正常的36攝氏度。這里我們不僅要考慮環境通風對于人體呼出的氣體我們也需要考慮進去。
流體仿真
確定了以上條件就可以進入到軟件設置界面，在向導界面可以設置內流場，單位記得將開爾文改成攝氏度。重力設置重力方向為Y軸負方向即輸入-9.8m/s^2。
設置默認流體為空氣，然后額外設置一個流體作為人體呼出的氣體作為污染物。設置以上前提條件后，就可以根據上述的發熱源發熱功率和溫度，進出口風速以及環境大氣壓進行設置。
流體仿真
把網格設置也加進去后就可以開始運行，完成運行后我們來看看結果。
這里我們經過后處理可以看到LAQI的切面云圖（圖1），LAQI的指數里面數值越高的地方就說明該地方的通風效果較為良好，通風系統對于室內污染物的去除在此處效果最好。這里也是最明顯的進風口正下方的效果是最好的，在圖中右邊的效果較差。
展開 
技術熱點 | 針對數據中心機房散熱問題SOLIDWORKS Flow Simulation仿真
本文將采用Solidworks Flow Simulation對圍繞數據中心進行服務器散熱效果分析。
操作教程 | 還原大橋“抖動”的背后原因
驗 證 步 驟
首先，我們打開SOLIDWORKS，加載SOLIDWORKS Flow Simulation；
第二步，打開大橋模型（縮小版交易大橋模型）；
注：模型獲取方式，私信回復“大橋模型”
第三步，把不必要的特征壓縮掉，只留橋面，我們在SOLIDWORKS Flow Simulation里新建算例，利用向導，非常簡單，條件如下：
（1）單位系統選擇全部默認，下一步；
分析類型如下：
（2）默認流體選擇空氣：
（3）壁面條件，選擇默認；
（4）最后，初始條件我們選擇X方向速度為12m/s，相當于6級風左右；
之后，SOLIDWORKS Flow Simulation自動為我們生成算例樹，我們把計算域更改為2D平面，大致設置計算域大小，如下圖：
接下來，我們插入全局目標，就是我們想知道的結果，在這里，插入一個X方向的速度，就完成了；其他我們不做調整，直接計算，來看SOLIDWORKS Flow Simulation給我們一個什么結果。
鏈接： SOLIDWORKS Flow Simulation還原虎門大橋顫抖背后原因
通過結果，我們可以看出， 風從橋上下兩面通過而產生的這個現象就是卡門渦街，而為了避免卡門渦街的危害，新橋都已經采用桁架梁結構。
通過簡化模型的運算，我們看到了仿真運算的另一面，就是設計驗證的重要性，用SOLIDWORKS Flow Simulation 5分鐘即可完成驗證，從而避免重大問題出現。
展開 CFD專欄丨電機一維CFD快速熱仿真
Flow Simulator的熱單元庫
一維Thermal Network模型
流動網絡和熱網絡可以耦合，交換熱量。例如電機殼體的液冷通道，可以計算出冷卻液的溫升，壓力降。
可計算穩態溫度場或瞬態溫度變化過程。
Flow Simulator 的分析類型
管路外冷卻（Thermal Network）+ 管內流動（Flow Network）
電機熱網絡模型搭建完成后，可執行Muticase多工況，優化和參數敏感性分析。例如，對于電機的氣隙尺寸，磁鋼導熱系數，絕緣材料厚度，冷卻液流量等參數設定變化范圍，分析對溫度影響最大的參數。
Flow Simulator的電機冷卻模型
氣隙冷卻：空氣在狹窄的環形通道中流動，冷卻定子內表面和轉子外表面，研究表明流態呈現復雜的環形Taylor-Couette流，換熱系數采用Taylor Rotating Gap模型計算。
氣隙冷卻模型
? Taylor Rotating Gap 理論公式
氣隙的Taylor數
Nusselt數計算公式
氣隙的對流換熱系數
Motor End Space Convection 端部冷卻：可分為5類：
轉子端部
定子端部
軸端部
繞組端部
殼體端部
電機內部空氣冷卻主要是轉子高速旋轉帶動，FlowSimulator根據電機形狀和轉速確定相應的對流換熱系數HTC。
展開 CFD專欄丨氣體存儲一維CFD仿真
2
Flow Simulator 在氣體存儲行業的應用
Flow Simulator是 Altair 公司一款系統級熱-流體-燃燒仿真模塊，廣泛用于渦輪冷卻、復雜管路系統和熱網絡的快速分析。
氣體充放過程的仿真采用一維CFD方法，需要管路，閥門、孔板、分配器、壓力容器等流動單元以及熱網絡法模擬罐體的傳熱過程。
具有儲氣罐內腔氣體對流換熱系數模型，準確模擬氣體和容器的換熱過程。
具有控制器單元可以模擬閥門的開啟、關閉，監測氣體溫度、壓力、密度變化的動態過程
具有NASACEA材料庫以及焦耳-湯姆遜效應*模型，可以模擬真實氣體的熱力學狀態變化
*氣體通過節流閥的過程中，會產生壓力突變，繼而引起溫度發生改變。這種現象被稱為焦耳-湯姆遜效應 ( Joule-Thomson effect），這一現象對制冷系統以及液化器、空調和熱泵的發展起到了非常重要的作用。例如，這一效應可以用來解釋為什么當我們從自行車輪胎中釋放空氣時，輪胎氣門會變冷。
3
氫能源車的加注案例分析
氫能源車的加注過程通常只要幾分鐘，出于安全考慮，在快充過程中必須保證溫度<85℃ 。
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