實例分析實用教案

1、1、實例分析(fnx)：圓柱繞流 使用二維平面流動分析圍繞一個圓柱體的流體流動 溫度和壓力分別為293.1K和1atm(1atm=101325Pa)的水流(shuli)過直徑為0.01m，高為0.01m的圓柱體，流動的雷諾數(shù)為140，計算其對應的阻力系數(shù)，湍流強度為1%。第1頁/共27頁第一頁，共27頁。2、項目(xingm)描述主要步驟如下：（1）生成一個項目-使用wizard（向?qū)В┙⒁粋€外流分析（2）定義計算( j sun)域-利用模型對稱簡化計算( j sun)域（3）設置自適應網(wǎng)格細化-確保高湍流區(qū)域生成高質(zhì)量網(wǎng)格（4）明確計算( j sun)目標（5）運算這個分析（6）后處理結(jié)果

2、第2頁/共27頁第二頁，共27頁。3、雷諾數(shù)（Re） 雷諾數(shù)（Re）是表征流體流動情況的無量綱數(shù)，是流動中慣性力與粘性力的比值度量。利用雷諾數(shù)可區(qū)分流體的流動是層流或湍流。低雷諾數(shù)下，粘性力占主導地位，流動為層流。高雷諾數(shù)下，慣性力占主導地位，將發(fā)生湍流。也可用來確定物體在流體中流動所受到的阻力。雷諾數(shù)的計算公式：式中，為流體的密度，v為平均速度，L為特征長度，為流體的動力(dngl)粘度。第3頁/共27頁第三頁，共27頁。4、外流(wili)使用wizard（向?qū)В┬陆ㄒ粋€(y )項目項目名稱設置選項Configuration name（配置名稱）Creat new：Re140Unit sy

3、stem（單位制） SI（m-kg-s）Analysis type（分析類型）Physical features(物理特征)External（外流）由于不存在內(nèi)部空間，故不用勾選exclude cavities without flow condition（排除沒有流動條件的空穴）勾選time-dependent（時間相關）復選框在total analysis time框中輸入80s在output time step框中輸入4sDatabase of fluid（流體數(shù)據(jù)庫）在liquid列表中，雙擊選中水第4頁/共27頁第四頁，共27頁。項目名稱設置選項Wall condition（壁面條件

4、）在default wall thermal condition列表中選擇adiabatic wall(絕熱壁)在roughness(粗糙度)框中，輸入0 micrometerInitial condition（初始條件）在velocity parameter（速度參數(shù)）下，單擊 velocity in the X direction 單元格單擊 dependency（相關）在dependency窗口中單擊dependency type 列表下的 formula definition在formula 文本框中，輸入140*（0.00101241/0.01/998.19），這是相對自由速度的雷諾

5、數(shù)的計算公式。單擊OK在turbulence parameter（湍流參數(shù)）中，設置turbulence intensity（湍流強度） 為1% Result &geometry resolution（結(jié)果及幾何精細度）設置 geometry resolution為7第5頁/共27頁第五頁，共27頁。第6頁/共27頁第六頁，共27頁。第7頁/共27頁第七頁，共27頁。第8頁/共27頁第八頁，共27頁。第9頁/共27頁第九頁，共27頁。第10頁/共27頁第十頁，共27頁。6、湍流(tunli)強度Flow simulation 的求解器假設所有(suyu)的分析都是瞬態(tài)的。5、瞬態(tài)分析(

6、fnx)湍流分為：脈動流和有序流。 湍流強度是脈動速度與平均（自由流）速度的比值再乘以100。也等于0.16與按水力直徑計算得到的雷諾數(shù)的負八分之一次方的乘積 計算公式：I=0.16*(re)(-1/8) 一般來說，小于1%為低湍流強度，高于10%為高湍流強度第11頁/共27頁第十一頁，共27頁。8、二維流動(lidng)當結(jié)果精細度設置為6或者更高時，求解自適應網(wǎng)格細化會默認開啟，配合(pih)計算網(wǎng)格達到最優(yōu)求解結(jié)果。當結(jié)果精細度低于6時需要手動開啟。7、求解(qi ji)自適應網(wǎng)格細化定義流動對稱條件和域的大小l 在SolidWorks flow simulation tree中，右擊i

7、nput data下的computational domain，選擇edit definitionl 在type類型下的XY plane中選擇2D simulationl 在計算域的size and condition中輸入對應尺寸l 單擊OK第12頁/共27頁第十二頁，共27頁。第13頁/共27頁第十三頁，共27頁。9、計算(j sun)域 一般情況，默認的計算域都滿足需要，此例修改計算域只是想讓流域(liy)能得到充分發(fā)展。10、計算(j sun)控制選項Calculation control options 定義關于求解器不同的參數(shù)，可定義finish，refinement（細化），sa

8、ving，advanced（高級）。第14頁/共27頁第十四頁，共27頁。右鍵單擊input data 選擇(xunz)calculation control option 設置(shzh)結(jié)束條件-勾選minimum refinement number（最小細化數(shù)），并輸入2（表示在自適應狀態(tài)時有2個網(wǎng)格可以細化） 設置(shzh)計算細化-refinement選擇level2。對refinement criterion（細化標準）輸入1.5；對unrefinement criterion輸入0.15，勾選adaptive refinement in fluid 框。勾選approximat

9、e maximum cell（近似最大單元）輸入750000，在refinement strategy（細化策略）單擊periodic refinement（周期性細化），單擊OK第15頁/共27頁第十五頁，共27頁。第16頁/共27頁第十六頁，共27頁。定義工程目標(mbio)，右擊goal選擇insert global goal（插入全局目標(mbio)），在parameter中選擇X-component of force，單擊OK第17頁/共27頁第十七頁，共27頁。10、阻力(zl)方程阻力方程定義如下：式中，為流體的密度，v為自由(zyu)流的速度（平均速度），A為前沿面積，Cd為阻

10、力系數(shù)。第18頁/共27頁第十八頁，共27頁。 插入方程式目標-右鍵單擊goal選擇insert equation goal，在expression中輸入(shr)公式：GG 力 (X) 1*2*998.19/1.01241e-32*0.01/0.001/1402 ，在dimensionality（量綱）中選擇no unit（無單位） 重命名方程式目標為Cd-特征方程，右擊屬性修改 運算這個分析-右鍵單擊Re140project并選擇Run，確認選中l(wèi)oad result（載入結(jié)果）和solve（求解）這個復選框，單擊run第19頁/共27頁第十九頁，共27頁。第20頁/共27頁第二十頁，共27頁。Run之后(zhhu)的監(jiān)控畫面第21頁/共27頁第二十一頁，共27頁。 生成截面圖解(tji)-右鍵單擊result下的cut plot，選擇insert，在display下面選擇contour（輪廓）和vector，選擇pressure并設定number of level為110，單擊OK第22頁/共27頁第二十二頁，共27頁。 壓力(yl)場第23頁/共27頁第二十三頁，共27頁。X方向(fngxing