流体分析培训2016课件.pptx

Flow Simulation 培训;张晔，硕士毕业，研究生期间跟随导师研究电子封装产品的数值仿真和实验验证，研究计算力学相关内容，目前是一名自由人，对数值仿真有浓厚的兴趣，帮助有需要的企业整合实验仿真研发体系，优化产品结构，培训企业工程师的有限元工程应用技巧。目前接触的企业多数是江浙沪为主的南方企业，兼任一家钢结构公司的分析技术顾问，一家赛车研发团队的仿真和实验负责人以及几家Solidworks一级代理商的外援工作。 本人培训内容的宗旨是：有限元工程应用第一，软件平台选择第二，同时提倡学习者掌握扎实的力学基础。 培训的主要方向是企业工程师如何掌握有效的有限元分析技术，以及企业如何真正有效使用有限元分析技术快速提升产品性能，提倡工程师将有限元分析脱离课本，以工程实用技术作为支撑。;课 程;前言;引言;理论分析：根据实际问题建立理论模型、涉及微分体积法、速度势法、保角变换法 。 实验研究方法：根据实际问题利用相似理论建立实验模型，选择流动介质，设备包括风洞、水槽、水洞、激波管、测试管系等。尽管通过实验的结果一般上来说是比较可靠的，但是会受到模型尺寸以及边界条件等限制。 数值计算方法 ：根据理论分析的方法建立数学模型，选择合适的计算方法，包括有限差分法、有限元法、特征线法、边界元法等，利用商业软件和自编程序计算，得出结果，用实验方法加以验证，可以解决理论分析解决不了的复杂流动的问题，和实验相比所需的费用和时间也比较少。;计算流体动力学概述;什么是仿真分析;固体力学;成本都是企业和工程师必须考虑的一个主要因素，很多人对分析的认识存在极大的误区，认为仿真分析的成本就是电脑硬件成本和工程师的成本，其实仿真分析的成本包含以下几个方面（中国企业的实际情况暂时不考虑软件的成本）： 电脑硬件成本； 工程师的工资和培训成本； 工作计算的时间成本； 实验场地和设备的硬件成本； 实验人员的工资和培训成本。;Lesson 1 分析流程;流体分析步骤： 准备用于分析的模型； 使用向导功能设定流体仿真； 加载边界条件； 明确计算目标； 运行分析； 后处理结果。;分析实例：歧管 问题描述：空气以0.05m^3/s的流量进入歧管入口，并从六个出口流出，分析管路内的流体分布以及沿管路红色箭头方向的压力分布。 流体材料： 空气 ;封盖创建;内流场和外流场;层流和湍流;内流场封闭检查;边界条件;总压=静压+动压 静压：流体静止状态下形成的压强，可通过设备直接测量。 动压：流体的动能，一般不能被直接测量。 ;Global Goal：一个在整个计算域的物理参数计算。 Point Goals：一个用户对模型的指定点物理参数计算。 Surface Goal：一个用户对模型的指定面物理参数计算。 Volume Goal：一个用户指定空间内的计算域的物理参数计算，无论是在液体或固体（如固体传热考虑） Equation Goal：是一个目标明确的方程（基本数学函数）与指定的目标变量。例如：压降，温差等;计算求解;结果云图;Lesson 2 网格控制;分析实例：喷嘴 问题描述：空气以5e-6m^3/s的流量从喷嘴喷入，并从顶部出口将气体排出，通过网格控制，分析内部流体分布。 流体材料： 空气 ;自动网格;自动网格控制;流体单元– 完全流体区域 固体单元– 完全固体区域 部分单元 – 网格单元介于流体区域和固体区域之间，用于定义流体与固体界面。 不规则单元– 属于部分单元的一种特例，不能恰当定义流体与固体界面的单元。;手动网格控制;局部网格控制;计算结果显示;Lesson 3 电子散热;传热的基本方式： 热传导是指在不涉及物质转移的情况下，热量从物体中温度较高的部位传递给相邻的温度较低的部位，或从高温物体传递给相接触的低温物体的过程，简称导热。 热对流是指固体表面与附近流体间的传热。 热辐射是指一定温度下物体的热能通过电磁波的形式向外发射的过程。;傅里叶定律;牛顿冷却方程;分析实例：机箱 问题描述：机箱内各元器件工作时产生热功耗，由风扇强制流动降温，考察机箱内温度和流体分布。 流体材料： 空气 固体材料：铜、PCB板等 ;模型简化 装配体零件简化 零件特征简化;什么可以简化？什么不可以简化？;固体材料;热边界条件;工程模型库;风扇曲线;多孔板;多孔板模型库;温度场分布;Lesson 4 二维瞬态流动;内流场和外流场;稳态流动：流体流动过程中各物理量均与时间无关。 瞬态流动：流体流动过程中某个或某些物理量与时间有关。 a 为速度恒定，代表定常流； b 为速度作小幅变化，可近似为定常流； c 为周期性谐波脉动流（正弦波）； d 为周期性非谐波脉动流（生理波）； e 为非周期性脉动流（衰减波）； f 为随机流动（湍流）。;圆柱绕流 二维圆柱低速定常绕流的流型只与Re数有关。在