solidworks flow simulation中文教程第八章efd zooming應(yīng)用

EFDZoomingEFD.Lab的EFDZooming功能用一個(gè)工程化的例子來(lái)演示，這個(gè)例子是為電子設(shè)備如圖所示這個(gè)電子設(shè)備組件模型包括了著重考慮的主散熱器。安裝在設(shè)備處的風(fēng)扇吹風(fēng)進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，其目的是對(duì)溫度升高的電子元器件（其內(nèi)部有熱源）進(jìn)行冷卻。扁平的主被貼賦在由絕緣材料構(gòu)成的主板上。為了使主更好的冷卻，在芯片的上表面安裝了一個(gè)搭載風(fēng)扇的散熱器。這個(gè)問題的工程目的是確定分別使用兩個(gè)不同散熱器時(shí)主的溫度。在電子設(shè)備內(nèi)其它的條件都是不變的。因此，我們可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)兩個(gè)不同外形散熱器之間的制冷能力差異。散熱器的外形比較(No.1and正如你所看到的，除了主的散熱器之外電子設(shè)備內(nèi)部所有的元件都被定義為粗糙的模型，這些模型沒有詳細(xì)的幾何特征，主要是因?yàn)樗鼈儾粫?huì)影響要進(jìn)行重點(diǎn)分析的主芯片溫度（設(shè)備模型被簡(jiǎn)化到這個(gè)程度是刻意的）。恰恰相反，散熱器的每一個(gè)外形特征都得到了詳細(xì)的描述，薄翅片(厚度01in)之間具有狹長(zhǎng)的通道(縫隙寬0.1in)。 第法也是最直接的方法，我們使用LocalnitialMesh選項(xiàng)對(duì)散熱器狹長(zhǎng)通道和薄翅片的網(wǎng)格進(jìn)行精練，之后分別對(duì)不同外形散熱器的方案計(jì)算整個(gè)電子設(shè)備內(nèi)部的流場(chǎng)。通常情況下，Heatconductioninsoids選項(xiàng)在計(jì)算時(shí)要開啟。另外一個(gè)方法求解要分為兩個(gè)階段(EFDZooming使用TransferredBoundaryCondition選項(xiàng))。以低的結(jié)果求解精度并且不對(duì)散熱器的詳細(xì)特征進(jìn)行求解（采用平行六面體來(lái)替代梳狀的散熱器），此外關(guān)閉Heatconductioninsolds選項(xiàng)，在此基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)電子設(shè)備的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行求解計(jì)算。使用TransferredBoundaryCondition選項(xiàng)，采用第一階段的計(jì)算結(jié)果作為邊界條件，在散熱器狹長(zhǎng)通道和薄翅片上定義良好的計(jì)算網(wǎng)格，同時(shí)要開啟Heatconductioninsolids選項(xiàng)，對(duì)包含了主的小求解域進(jìn)行真實(shí)的梳裝散熱器EFD首先我們通過(guò)TransferredBoundaryCondition選項(xiàng)，使用第二種方法(EFDZooming)LocalInitialMesh選項(xiàng)，使用第法來(lái)進(jìn)行求解。EFD第一階段EFDZooming的目的是計(jì)算整個(gè)電子設(shè)備內(nèi)部的流動(dòng)，所以沒有必要對(duì)一些流動(dòng)的小特征進(jìn)行求解（也就是散熱器翅片間的流動(dòng)）。因此，我們以一個(gè)平行六一個(gè)平行六面體散熱器被用于第一階段的EFD在這一簡(jiǎn)化模型階段允許我們使用低精度的自動(dòng)初始化網(wǎng)格（我們使用4和自動(dòng)設(shè)置的最小縫隙尺寸及最小壁面厚度進(jìn)行電子設(shè)備內(nèi)部的流動(dòng)求解。此外，在這一階段由于我們不計(jì)算主的溫度，所以沒有必要計(jì)算固體的導(dǎo)熱。然而，我們定義了主、散熱器（平行六面體）表面、?。ㄔ谶@個(gè)例子中它們也發(fā)熱）表面的熱功耗統(tǒng)一為5W，為了模擬空氣流過(guò)電子設(shè)備時(shí)被加熱。這么做不是必須的，但在這一階段關(guān)閉固體導(dǎo)熱可以節(jié)省計(jì)算機(jī)資源。因此，在這一階段對(duì)計(jì)算機(jī)資源（內(nèi)存和計(jì)算時(shí)間）的要求被大大減少。EFD模型定義：TutorialPE1-EFDZooming文件夾到你的工作，此外由于EFD.Lab在運(yùn)行時(shí)會(huì)對(duì)其輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行，所以必須確保文件處于非只讀狀態(tài)。運(yùn)行打開EnclosureAssembly.SLDASM組件。選擇Zoom-Global-L4例子。注意散熱器(HeatSink.SLDPRT)是平行六面體的。項(xiàng)目定義按下表使用 ProjectUsecurrent:ZOOM-GLOBAL-UnitysisInternal;ExcludecavitieswithoutflowPhysicalNophysicalfeaturesareWallAdiabaticwall，DefaultsmoothInitialDefaultResultandGeometryResultresolutionlevelsetto4，otheroptionsareLevelofinitialmesh4與向?qū)е卸x的Resultresolutionlevel一樣。ResultResolution在創(chuàng)建項(xiàng)目時(shí)定義兩個(gè)LevelofinitialmeshResultsresolutionlevel.。Levelofinitialmesh受InitialMesh框決定并且僅僅控制初始化網(wǎng)格。Resultsresolutionlevel受CalculationControlOptions框決定并GeometryResolutionInitialMesh框中進(jìn)行改變，單位系統(tǒng)USAW點(diǎn)擊 LengthInchTotalheatflow&power定義Watt。點(diǎn)擊Save在SavetoDatabase框，展開組并且選擇UserDefined命名新的單位系統(tǒng)為Electronics點(diǎn)擊OK返回到UnitSystem框點(diǎn)擊OK邊界條件：我們?cè)谔幎x外部風(fēng)扇，以及在3個(gè)出口處的環(huán)境壓力。想要獲得關(guān)于如何設(shè)置邊界條件更詳細(xì)的解釋請(qǐng)參考FirstSteps-ConjugateHeatTransfer正如這一章節(jié)前面所提到的，為了模擬經(jīng)過(guò)電子設(shè)備時(shí)流體的，我們分別定義了主、散熱器（平行六面體）表面、?。ㄔ谶@個(gè)例子中它們也發(fā)熱）表面的熱功耗統(tǒng)一為5W。因?yàn)樵谶@個(gè)項(xiàng)目中我們不考慮導(dǎo)熱，表面熱源僅僅被應(yīng)用到與流體相接觸點(diǎn)擊 ysis，Insert，SurfaceSource在特性管理設(shè)計(jì)樹選擇HeatSink和MainChip元件。EFD.Lab自動(dòng)選擇散熱器的所有面和主元件。與流體不接觸的面必須從Facestoapplythesurfacesource列表中去除點(diǎn)擊FilterFaces選擇Leaveonlyouterfacesandfacesincontactwithfluid。點(diǎn)擊Filter設(shè)置熱源的值為5W點(diǎn)擊OKEFDEFDZooming的第二階段目的是確定主的溫度，我們對(duì)包括了主的小計(jì)算域進(jìn)行散熱器上的流動(dòng)仿真，使用TransferredBoundaryCondition選項(xiàng)去采用第一階段的計(jì)算結(jié)果作為邊界條件。為了計(jì)算固體的溫度，我們開啟Heatconductioninsolids選項(xiàng)。因?yàn)樵谶@一階段求解域被減小，所以在散熱器狹長(zhǎng)的通道和薄翅片上可以EFD模型定義激活Zoom-SinkNo1-L4項(xiàng)目定義如下所示使用Wizard這里，我們通過(guò)定義Resultresolutionlevel(Levelofinitialmesh)4，使用自動(dòng)初始網(wǎng)格，但與第一個(gè)階段計(jì)算不同的是，我們手動(dòng)定義最小縫隙尺寸為0.1in以下一步，減小計(jì)算域去著重關(guān)注主，也就是完成EFDZooming計(jì)算域減小求解域是EFDZooming的目的，必須利用第一階段的計(jì)算結(jié)果作為第二階段求解域的邊界條件。因此為了在第二階段獲得可靠的計(jì)算結(jié)果，須定義計(jì)算域的邊界（與全局坐標(biāo)系的X，Y，Z平面相平行）條件滿足下列幾項(xiàng)：這個(gè)邊界不能太靠近感的物體，因?yàn)檫@些物體的特征在第一階段沒有得到求定義或轉(zhuǎn)移到邊界上的邊界條件必須與問題描述相的一致。（舉例，如果問題中著重考慮的是由導(dǎo)熱材料構(gòu)建的主板，如果求解域的邊界切到主板那么這樣這是不合理的，因?yàn)檫@將導(dǎo)致從到主板產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的熱流）在這個(gè)項(xiàng)目中我們定義以下的求解域邊界來(lái)滿足以上所提及的各項(xiàng)要求。點(diǎn)擊Flowysis，Computational按如下所示調(diào)整求解域的大小。Xmin=-2.95in(完全位于側(cè)面鋁制機(jī)殼的內(nèi)部，因?yàn)樵诤蜋C(jī)殼之間有一熱絕緣的主板以及空氣流動(dòng)，所以這個(gè)材料不會(huì)影響主的溫度，由于所有固體初始條件溫度定義6809°F，所以它的邊界溫度也會(huì)自動(dòng)的被定義為這一值)。Xmax=0.7in(在這一邊界上流體區(qū)域的邊界條件由第一階段的計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)移而來(lái)，在電子設(shè)備鋁機(jī)殼中的上部邊界與Xmin=2.95in處一樣會(huì)得到自動(dòng)的定義，此外位于主板上的下部邊界條件與Zmin=-1in處一樣會(huì)得到自動(dòng)的定義)。Ymin=-1in，Ymax=4in(在這個(gè)邊界處的邊界條件和同樣位于鋁機(jī)殼面內(nèi)的Xmax =0.7in一樣得到定義)。Zmin=-1.1inZmax=1.2in完全位于電子設(shè)備上部機(jī)殼的內(nèi)部，因此與Xmin=-2.95in的邊界條件相同，在這一邊界上會(huì)得到自動(dòng)定義)。邊界條件：點(diǎn) ysis InsertTransferredBoundaryCondition增加 Xmax， Ymax和 Ymin transferredboundarycondition列表。增加邊界，選擇它并且點(diǎn)擊Add，點(diǎn)擊Next在Step2，點(diǎn)擊Browse選擇EFD.Lab項(xiàng)目，它的結(jié)果將被用于當(dāng)前Zoom-SinkNo1-L4項(xiàng)目的邊界條件。在BrowseforProject框選擇Zoom-Global-L4例子并且點(diǎn)擊OK點(diǎn)擊Next在Step3，接受Ambient作為Boundaryconditiontype點(diǎn)擊Finish在主上5W的體積熱固體材料：MainChip由硅構(gòu)成(Pre－Defined/MotherBoard和Enclosure由絕緣材料構(gòu)成所有的其它零件(舉例：散熱器)目標(biāo)將主和散熱器的最大和平均溫度定義為體積目標(biāo)。運(yùn)行計(jì)算所獲得的結(jié)果在下圖和下表中所示。這些結(jié)果都是基于No.1如果你觀察計(jì)算網(wǎng)格，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)每一個(gè)散熱器通道內(nèi)有兩個(gè)網(wǎng)格，每一個(gè)散熱片也有兩個(gè)網(wǎng)格。No.1形散熱器在Y=-0.3in事實(shí)上，MinimumgapsizeMinimumwallthickness影響同一個(gè)參數(shù)，這個(gè)參數(shù)稱之EFD.LabsizeMinimumgapsizeLevelofinitialmesh非線性MinimumgapsizeMinimumwallthickness就不會(huì)影響生成的網(wǎng)格。改變散熱器現(xiàn)在我們來(lái)看一下使用No.2形散熱器所引起的結(jié)果改變。首先，我們改變散熱器的定義為No.2形式，但是所有的EFDZoomingEFD.Lab項(xiàng)目第二階段的設(shè)置得到保留。因?yàn)槲覀兛梢栽谶@個(gè)項(xiàng)目中使用先前計(jì)算結(jié)果，所以不需要對(duì)EFD縮放的第一為這個(gè)新模型定義類似的EFD.Lab項(xiàng)目最快捷的方法是先前存在的項(xiàng)目到這個(gè)項(xiàng)目到現(xiàn)有的定義：點(diǎn)擊Flowysis，Project，Clone點(diǎn)擊Addtoexisting 列表選點(diǎn)擊OK。在點(diǎn)擊OK之后，兩個(gè)警告信息出現(xiàn)，詢問你是否要重新設(shè)置求解域和生成網(wǎng)格。選擇No來(lái)放棄改變計(jì)算域的大小，選擇Yes來(lái)重新生成網(wǎng)格。所得到的結(jié)果如下表格和所示。很明顯使用NO2形散熱器的主溫度被減少了大約15°F。引起這種效果的原因是散熱器翅片面積的增加和在散熱器翅片狹長(zhǎng)通道中流線型流動(dòng)(在No.1形散熱器中大約有一半的通道是被逆流漩渦所占據(jù)的)。為了驗(yàn)證使用EFDZooming方法所獲得的結(jié)果，現(xiàn)在我們使用LocalInitialMesh選求解相同的問題。使用這一選項(xiàng)，我們?cè)谀Ｐ椭性黾右粋€(gè)包含主的平行六面體并且在ComponentControl 控制框中將其關(guān)閉。這積代表了一個(gè)流動(dòng)區(qū)域，在這一區(qū)域我們可以使用LocalInitialMesh 通過(guò)增加一個(gè)應(yīng)用LocalInitialMesh使用LocalInitialMesh方法的EFD.LabProject(Sink為了創(chuàng)建項(xiàng)目我們Zoom-SinkNo1-L4到現(xiàn)有的LocalMesh-SinkNo1-N2結(jié)構(gòu)，但與先前的不同，我們重新設(shè)置計(jì)算域的大小為默認(rèn)尺寸，以便這個(gè)計(jì)算域包含整個(gè)模型。激活Zoom-SinkNo1-L4例子。打開CloneProject框，點(diǎn)擊AddtoExisting，并且在Existingconfiguration列表選擇LocalMesh-SinkNo1-N2。在點(diǎn)擊OK之后，對(duì)出現(xiàn)的信息按Yes邊界條件：首先去除內(nèi)部所含的轉(zhuǎn)移邊界條件。右擊模型樹中的TransferedBoundaryCondition1項(xiàng)并且選擇Delete。下一步，使用CopyFeatureZoom-Global-L4邊界條件激活Zoom-Global-L4點(diǎn)擊Flowysis，Tools，CopyFeatures。CopyFeatures框出現(xiàn)。按住Ctrl鍵并且在EFD.Lab分析樹中選擇EnvironmentPressure1和ExternalInletFan1項(xiàng)。這些特征將出現(xiàn)在Featurestocopy列表。選擇LocalMesh－SinkNo1－N2作為TargetProject點(diǎn)擊 激活LocalMesh-SinkNo1-N2目前在主上已經(jīng)有5W的體積熱源存在，對(duì)于片增加5W熱功率。固體材料以下定義的材料從先前項(xiàng)目中保留下來(lái)，所以你不需要再次創(chuàng)建它們，但是你需要去編輯SiliconSolidMaterial1包含片并且編輯InsulatorolidMateral1包含蓋。MainChipSmallchips由硅構(gòu)成MotherBoard，Enclosure，Inlet 和Outlet 是由絕緣體構(gòu)PCB1和PCB2是由環(huán)氧樹脂構(gòu)成（UserDefined，Epoxy）目標(biāo)點(diǎn)擊Flow ysis，InitialMesh調(diào)整自動(dòng)初始化網(wǎng)格設(shè)置。設(shè)置Levelofinitialmesh為3。因?yàn)楣腆w內(nèi)部開啟了導(dǎo)熱，設(shè)置Levelofinitialmesh為4將產(chǎn)生大量的網(wǎng)格。為了減少這個(gè)例子的計(jì)算時(shí)間，Levelofinitialmesh減小為3.注意Resultresolutionlevel4，因?yàn)樗窃谙驅(qū)е卸x的。想要看resultresolutionlevel的值，可以點(diǎn)擊Flowysis，CalculationControlOptions，之后點(diǎn)擊Reset。關(guān)閉Reset框，點(diǎn)擊Cancel。點(diǎn)擊Flow 定義局部初始網(wǎng)格設(shè)置：對(duì)某個(gè)區(qū)域應(yīng)用局部網(wǎng)格設(shè)置，我們需要用一個(gè)元件來(lái)替代這個(gè)區(qū)域，同時(shí)這個(gè)元件要在ComponentContol框中進(jìn)行關(guān)閉。點(diǎn)擊Flowysis，Insert，LocalInitialMesh。在特性管理設(shè)計(jì)樹中選擇LocalMesh元勾選Disablesolidco