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1、.,1,Lecture 1Introduction,Flomerics中国代表处 李中云,.,2,What is EFD?,Engineering Fluid Dynamics (EFD)工程流体动力学 高级而又灵活易用的流体流动与换热分析软件.,.,3,EFD product line,EFD.Lab: 通用的流动与换热动分析软件,EFD.Pro: 完全集成于 Pro/ENGINEER中的EFD.Lab版本,EFD.V5:完全集成于CATIA V5中的EFD.Lab版本,.,4,却与传统 CFD不同!,EFD软件“讲述”工程师的语言，允许用户关注于工程设计任务。 NIKA的EFD替用户封装了
2、复杂的数学/数值算法以及流体动力学方程. 专业的分析专家，在此并非必要!,.,5,EFD.Lab采用有限体积方法求解控制方程 Finite Volume (FV) Method，网格在一空间立方体区域内采用笛卡尔坐标进行离散。,.,6,Analysis Type,Internal flows为内流分析，比如管内流动，容器内流动，建筑物内流动等. External flows 为外流分析，如绕飞机，绕汽车，绕建筑物流动等.,.,7,Analysis Type Options,Exclude internal spaces. 对于分析中有内部封闭区域的时候使用该选项的话将意味着您对此封闭区域将做排
3、除于分析处理。. Exclude cavities without flow conditions. 该选项应用于内流分析或者是外流分析。该选项对于封闭的内部空间且曲面上不带有边界条件或者是风扇的情况下是很有用的。 如果您选择上面两个中任意一个选项，那么EFD将用 solid充满空间.,.,8,Heat Conduction in Solids,导热 材料 初始温度,.,9,Surface-to-surface Radiation,求解包括固体间换热的情况。 固体温度很高且/或气体稀疏。 与对流换热相比，固体表面之间的辐射换热更为显著。,.,10,Satellite exposure to s
4、un radiation,卫星模型,Trajectory,Re= 6300 km Ro=48000 km,热源 1.5 kW,卫星材料 Aluminum 发射系数 = 0.7,.,11,Time - Dependent Analysis,稳态分析 非稳态分析 (瞬态,或者与时间相关),初始条件必须准确.,.,12,Fluid Type and Compressibility,气体 / 液体 牛顿 /非牛顿流体 压缩与不可压缩流体 蒸气,.,13,可压缩流体 = (T, P),对数律:,指数律:,理想气体 M, = (T), = (T), Cp= Cp(T),不可压缩流体 = (T, y), =
5、 (T), = (T), = (T), Cp= Cp(T),.,14,非牛顿流体,能够计算非弹性非牛顿流体的层流. The Herschel-Bulkley model The power-law model The Carreau model,.,15,压缩流动,如果流体密度与压力相关，那么密度的变化是比较重要的，则流动被视为可压缩的。 气体一般是可压缩的。 液体可以压缩性的或者是不可压缩的。,.,16,湍流,湍流一般在整个流场或者是近壁边界层上存在。 如果你没有指定层流或者是湍流，流动可能是层流、湍流或者是过渡层 (取决于流动特征)。,.,17,重力影响,包括对于自然对流问题时的重力影响。
6、,T,VX,VY,.,18,多孔介质,多孔介质流动阻力： 其中 P- 流体压力, - 流体密度, V- 流体速度 多孔介质在EFD中被处理为分布式压阻。,.,19,多孔介质,四个多孔介质渗透性类别： 各向同性 单向性 轴对称性 各向异性 Efd允许指定k ：使用如下公式: k = P S/(m L), 其中 S-面积, L-长度, m 质量流量 k = (AV+B)/, 其中 A, B 指定常数 k = /(D2), 其中 D- 参考小孔尺寸, - 动力黏度 k = /(D2)f(Re),.,20,水蒸汽冷凝,气体包含水蒸汽 预测与流体局部温度与压力相关。,.,21,.,22,汽化,对于许多工
7、程设备来说一个通常遇到的问题是主要工质是流体状态。,流体局部压力可能低于蒸汽压力。 由于强热的影响局部水沸腾,.,23,.,24,相对湿度,相对湿度定义为当前压力和温度下水蒸汽密度与饱和蒸汽密度之比： =H2O/ H2O_s 100%, H2O_s 在指定温度和压力下的饱和水蒸汽密度,.,25,压音速,超音速,超高音速,高马赫数与超高马赫数,.,26,汽车 航空 电子 机械 食物 石油天然气 能源 制冷通风与空调 阀门与灌溉设备 环境 医疗 and many more!,EFD in Industry,.,27,Lecture 2 向导,.,28,Wizard and Navigator,Wi
8、zard指引用户step-by-step创建一个新的项目 。 Navigator允许直接进入 wizard中的对话框.,.,29,.,30,Navigator面板包含下面的按钮, 该按钮可以直接进入Wizard中的相关对话框: 项目配置 单位系统 分析类型 默认流体 默认固体 (如果固体间导热选项被开启) 壁面条件 初始条件 (对外部分析而言就是初始与环境条件) 结果与几何“精度” 如果已经定义好了所有的数据，那么按Finish就可以创建项目了.,.,31,Begin with Wizard,流动分析, 项目, 向导 Step 1: 项目配置 ,.,32,Step1: Project Conf
9、iguration,.,33,Create new：如果你想拷贝当前配置，并且添加一个新的项目于它. 输入一个新的 Configuration name. Use current：如果你想用目前的配置添加一新的 EFD项目. 如果当前配置已经包含了一个项目，那么该项目会被取代，并且原先里面的所有数据会丢失。 添加Comments 到项目中： 项目创建完后，也可以修改comments，只要点击 Flow Analysis, Project, Edit Comment.,.,34,Step2: 单位系统,.,35,单位系统,CGS 厘米-克-秒 FPS 英尺-磅-秒 IPS 英寸-磅-秒 NMM
10、牛顿-毫米-千克-秒 SI 国际单位: 牛顿 米 千克 秒 USA 英尺-磅-秒(压力 psi, 体积流量 CFM),.,36,在运行Wizard前, 你可以检查Units数据库，如有必要可以在定义自己需要的单位系统：点击 Flow Analysis Tools Engineering Database Units. 在完成Wizard后,你可以调整项目的单位系统 ：点击 Flow Analysis, Units.,.,37,Step3: Analysis Type,.,38,Analysis type,Internal flow：固体封闭形成流动空间 e.g., 管内流, 容器内部流, 制冷
11、空调通风, etc. External flow：未封闭区域的流动. 这种情况下流动包围所有的固体模型： e.g., 绕飞机流动, 汽车, 建筑物, etc. 如果想分析内部和外部的流动，那么一般你需要定义External外部流动： e.g. 比如绕建筑的流动,.,39,考虑腔体封闭,对于有一些模型内部包含部分封闭空间，但是不想让其参与计算的话，你可以采用两种方式减少仿真的时间: Exclude internal spaces：允许你做External 分析的时候不考虑内部封闭的空间. Exclude cavities without flow conditions：对于 Internal和
12、External的分析，选择这项的话,对于封闭区域上没有 Boundary Conditions、区域表面上也没有Fans 的话，该封闭空间就不会被考虑.,.,40,物理特性,固体导热,.,41,辐射,.,42,与时间相关 重力,.,43,旋转,.,44,Step4A: 默认流体材料,.,45,Step4B: 默认固体材料,.,46,Step5: 默认壁面条件,.,47,默认壁面热条件 Adiabatic wall ：绝热壁面 Heat transfer rate：热传输率 Heat flux：热流量 Wall temperature：壁面温度,.,48,Step6: 初始与环境条件,.,49
13、,对于 External分析,.,50,在参数定义（Parameter Definition）可以手工设置初始（环境）条件，或者是采用其他项目的结果作为当前项目的初始（环境）条件: 选择 User Defined：手动设置 选择 Transferred ：采用其他计算的结果,.,51,Step7: 结果与几何结构分辨率,.,52,结果分辨率定义: Level of initial mesh ：初始网格等级 在 Initial Mesh Settings 对话框中设置. 仅控制初始网格. Results resolution level：结果分辨率等级 在 Calculation Control
14、 Options对话框中设置 控制计算时对计算网格的 refinement 和计算结束条件。,.,53,使用滑条, 你可以选择八个等级之中的任何一个 The first level ：能最快给出结果，但是精度不高. The eighth level：能给出最准确的结果，但是需要比较长的时间计算收敛. 几何分辨率（Geometry Resolution）选项： 也可以影响初始网格。可以在 Initial Mesh对话框中修改, 或者在 Local Initial Mesh 对话框中修改局部几何分辨率。,.,54,Navigator面版,.,55,教程 球阀设计,.,56,Lecture 3 边界
15、条件 质量流量; 体积流量 Pressure Openings：压力出口 静压; 总压; 环境压力 Walls：壁面 实际面; 理想面,.,61,Flow Openings ( )：流动开口,Inlet/outlet：进口与出口 Mass Flow ：质量流量Volume Flow：体积流量 Velocity：速度,.,62,Flow Parameters：流动参数,Normal To Face：流动垂直于开口面 Swirl ：允许指定关于某轴的旋转流 右手螺旋定律 角速度和径向速度 3D Vector：X, Y, Z 速度分量,.,63,Inlet Profile：对于积分型进口流动条件 ，
16、如：质量流量和体积流量, 你可以指定进口速度分布 (e.g. 抛物线型分布).,.,64,Pressure Openings ( )：压力开口条件,静压（Static Pressure）, 总压（Total Pressure ）或者是环境压力（Environment Pressure） 环境压力（Environment Pressure）条件被EFD解释为入流总压和出流静压。 温度（Temperature ）,.,65,Walls ( ):壁面,Ideal wall：理想壁面 理想壁面允许你选择面作为绝热无摩擦壁面而不是默认流体摩擦。 Real wall：实际壁面 可以指定粗糙度and/or 传热系数 and/or 壁面温度,.,66,Walls ( ) :壁面,Wall Temperature：壁面温度 指定的壁面温度作为热源 Heat Transfer Coefficient：换热系数 Q = (Ts - Tf) S. Wall Roughness：壁面粗
