FloEFD_V91_中文培训教程

1、 1第一章：第一阶段球阀设计第一阶段教程首先包括了水流经一个球阀装置以及随后的一些设计改变。这个教程的目的是展现如何方便快速的使用 FloEFD进行流体流动仿真和快捷的进行分析设计变量。对于想要确定设计变化所产生影响的工程师而言， FloEFD这两大优点正是他们所需要的。打开模型1.2.复制 First Steps - Ball Valve文件夹到你的工作目录，此外由于 FloEFD在运行时会对其输入的数据进行存储，所以必须确保文件处于非只读状态。运行 FloEFD。点击 File，Open。在 Open对话框，浏览 First Steps - Ball Valve文件夹，找到ball_val

2、ve.SLDASM文件，点击 Open (或双击此文件 )。这是一个球阀，旋转把手可以开启或关闭阀门。其旋转的角度控制开启阀门的开启角度。3.通过点击特性管理设计树中的特性显示 lids（Lid 和Lid）。我们用 FloEFD对这个模型进行仿真时不做任何的改动。只需要使用 LID来封闭内部空间。在这个例子中 LID被设置成半透明的状态，以便我们可以清楚的看到阀门内部的状况。FloEFD 9.1指南11 第一章第一阶段球阀设计创建 FloEFD项目1.2.点击 Flow Analysis，Project，Wizard。如果已经在向导状态，直接选择 Create new，以便创建一个新的配置并且

3、命名为 Project 1。FloEFD将创建一个新的例子并且在一个新的文件夹中存储所有的数据。点击 Next。3.选择系统单位 (这个项目使用 SI)。请时刻谨记在完成向导设置之后的任何时候都可以通过点击 FlowAnalysis，Units来改变系统单位。在 FloEFD中有几个预先已经定义好的系统单位。你可以在任何时候定义你自己所需要的系统单位并对他们进行相互间的转换。点击 Next。4.保持默认的 Internal分析类型。不要包括任何物理特性。我们想要进行一个流经整个结构内部的分析。这一研究我们称之为内部分析。与之相对应，还有一种外部分析，其特征是流体围绕着某个物体。在这一对话框中，

4、你也可以选择忽略掉与流动分析不相关的空腔。以便 FloEFD仿真不会耗费内存和 CPU资源去考虑它们。FloEFD不仅仅可以计算流体流动，而且可以计算固体内部的导热，除此之外还可以计算表面之间的辐射状况。当然还可以进行瞬态分析。在分析自然对流问题的时候应该考虑重力效应。另外也可以对旋转的物体进行分析。在这一个教程中我们暂且跳过这些特性，因为我们这个简单的球阀教程还没有涉及到这些特性。点击 Next。5.在 Fluids中展开 Liquids项并且选择 Water作为流体。你也可以双击 Water或者在树型结构中选择这一项并点击 Add。FloEFD可以在一个分析例子中计算多种流体，但不同流体之

5、间必须由壁面进行分隔。只有当流体是同一类型的时候，混和流体的情况才可以进行分析考虑。FloEFD有一个包含了多种液体，气体和固体的综合性数据库。其中固体可以用于耦合的导热分析。当然你也可以方便的创建你自己的材料。在每一个仿真分12 析时可以有多达 10种的液体和气体同时被选择。FloEFD也可以对任意流态的流体进行分析计算。纯湍流，纯层流，或者湍流和层流兼有的情况。如果流动完全处于层流，可以忽略湍流模型。 FloEFD也可以处理低马赫数或者高马赫数的不可压流体。对于这个球阀教程，我们使用一种流体进行流动仿真并且保持默认的流动特性。点击 Next。6.点击 Next接受默认的壁面条件。由于我们选

6、择不考虑固体内部的导热情况，所以我们要对接触流体的表面定义一个换热系数。这一步处于设置默认的壁面类型中。保留默认的Adiabatic wall定义壁面为完全绝热。你也可以对壁面设定粗糙度的值，默认情况下这一值会应用到所有模型壁面。对于一个具体的某个壁面设置粗糙度，你可以定义一个 Real Wall边界条件。定义粗糙度通过 RZ值来实现。7.点击 Next接受默认的初始条件。在这一设置阶段，我们可以改变对于压力，温度和速度的默认设置。与最终仿真计算值越接近的初始值，可以加快仿真计算的时间。由于我们对于这个球阀教程最后的仿真结果不了解，所以我们对初始条件不做修改。8.接受默认的 Result Re

7、solution。Result Resolution是对仿真结果精度的设定。它不仅仅控制求解的网格，而且对于求解设定了许多参数，例如：收敛标准。越高的 Result Resolution，会产生越精细的网格，同时产生越严格的收敛标准。因此， Result Resolution确定了在计算精度和计算时间之间的平衡。当模型中有一些小的几何特征时，输入一个最小间隙尺寸和最小壁面厚度是相当重要的。精确的设置这些值可以确保模型中，细小的几何特征不会被网格所忽略。对于我们这个球阀模型，我们输入流动通道的最小值作为最小缝隙尺寸。点击 Manual specification of the minimum g

8、ap size对话框。输入 0.0093 m（最小流动通道大小）。FloEFD 9.1指南13 第一章第一阶段球阀设计点击 Finish。现在 FloEFD利用赋值数据的方式创建了一个新的例子。点击 Configuration Manager显示新的定义。注意新的定义名称是你在向导中所输入的名称。点击 FloEFD Analysis Tree按钮并且打开所有图标。我们使用 FloEFD分析树定义我们的分析，这种定义方式类似我们先前利用模型树定义我们的模型。FloEFD是完全自定义;你可以在 FloEFD使用过程中的任何时候选择文件夹的隐藏和显示。当你对一个隐藏的文件夹增加一个相应的类型特征时，

9、则这个隐藏的文件夹将会变为可见。这个文件夹会一直处于显示状态，直到这个类型特征被删除为止。右击 Computational Domain图标并且选择 Hide去隐藏黑色线框。这个计算域图标用于修改求解域的大小和求解域的显示与否。包围模型的线框是求解域的边界。边界条件在系统的流体入口或出口处要求设置压力，质量流，体积流或速度的边界条件。1.在 FloEFD分析树中，右击 Boundary Conditions图标并且选择 Insert Boundary Condition。2.如图显示选择 Lid的 inner面 (访问内表面，在图形区域右击 Lid并且选择 SelectOther，移动鼠标至列

10、表中所要选择的内表面上，最后点击鼠标左键 )。14 3.4.选择 Flow openings和 Inlet Mass Flow。设置 Mass flow rate normal to face为 0.5 kg / s。5.点击 OK。新的 InletMass Flow 1项出现在FloEFD分析树中。随着刚才做完的定义，我们告诉 FloEFD在这一开口每秒有 0.5 kg的水流入到阀门中。在这一对话框中，我们也定义了一个旋转的流动，一个不均匀和时间变化的流动特性。在出口处的质量流由于质量守恒而不需要进行定义。因此另一个不同的边界条件需要被定义。在这里出口的压力应该作为出口处的边界条件。6.如图

11、所示选择 Lid的 inner表面。(访问内表面，在图形区域右击 Lid并且选择 SelectOther，移动鼠标至列表中所要选择的内表面上，最后点击鼠标左键 )。7.右击 Boundary Conditions图标并且选择Insert Boundary Condition。8.9.选择 Pressure openings和 Static Pressure。保持ThermodynamicParameters， TurbulenceParameters，Boundary Layer和 Options组中的设定。10.点击 OK。新的 Static Pressure 1项出现在 FloEFD分析树

12、中。随着刚才做完的定义，我们告诉 FloEFD在这一开口区域流体的静压为多少。在这一对话框我们也可以设置随时间变化的压力特性。FloEFD 9.1指南15 第一章第一阶段球阀设计定义工程目标1.右击 FloEFD分析树 Goals图标并且选择 Insert SurfaceGoals。2.点击 FloEFD Analysis Tree页并且点击 Inlet MassFlow 1项，选择被应用目标的表面。3.在 Parameter表格中在 Static Pressure这一行勾选Av框。已经勾选了 Use for Conv框意味着创建的目标将用于收敛的控制。如果对于一个目标而言 Use for C

13、onv没有被勾选，那它不会影响这个任务终止标准。这个目标可以用于监测某些参数，从而给你一些模型中关于计算进行中的额外信息。当然这不会影响仿真的结果和总的计算时间。4.点击 OK。新的 SG Av Static Pressure 1项出现在 FloEFD分析树中。工程目标是一些用户感兴趣的参数。设定目标实质上是向 FloEFD传达一种信息，你想得到什么样的分析结果和减少 FloEFD获取仿真结果时间的一种方法。通过设定一个变量作为项目的目标，你传达给 FloEFD一些关于变量的信息，告诉它在关注的时间段内这些变量收敛是相当重要的 (选择变量作为目标 )并且对于那些未被选择的变量精度可以适当放宽一

14、些。可以对整个求解域设定目标(全局目标)，在某个选择的体积内 (体积目标)，在一个选择的表面区域 (表面目标)，或者在某个确定点 (点目标)。此外，FloEFD可以对某个设定目标计算平均值，最小值和最大值。当然，你也可以通过包含有基本数学函数以现有目标作为变量的方式来设定一个方程目标。这个方程目标可以计算你所感兴趣的参数（例如：压降）并且可在项目中保存这些信息，以便日后的参考。16 点击 File，Save。求解1.点击 Flow Analysis， Solve， Run。勾选 Load results意味着当计算完成之后结果会被自动的载入。2.点击 Run。在一台普通的 PC机上，这一求解的

15、过程应该少于 1分钟。监测求解过程这是监测求解对话框。在左面窗口中显示了求解过程的每一阶段的列表。在右面显示了网格的信息和仿真分析时候的一些警告。当出现“A vortex crosses the pressureopening”的警告语句时候，不要感到惊讶。我们会在后面的章节中进行解释。1.在求解开始并且进行了若干次迭代计算之后。 (关注信息窗口中的迭代曲线 )，点击 Solver工具栏上的 Suspend按钮。我们之所以要使用暂停按钮，主要是因为当前我们仿真的例子太过于简单，计算仿真的时间可能相当的短，使你没有足够的时间进行相应的结果监测。通常情况下，你可以使用监测工具而不必进行暂停。2.3

16、.点击 Solver工具栏上的 Insert Goal PlotAdd/Remove Goals对话框会出现。在 Slecet goals中选择 SG Average Static Pressure 1并且点击 OK。这是目标对话框并且罗列了先前创建的每一个目标。在这里你可以看到每一个目标的当前值和图形，此外也可以看到当前所做的计算占总计算量的百分比。但这一值是估计值，通常情况下会随着时间的推移这一百分比的值都会增加。FloEFD 9.1指南17 第一章第一阶段球阀设计4.5.点击 Solver工具栏上的 Insert Preview。这是 Preview Settings对话框。从 Plan

17、e name列表中选择任何平面并且点击 OK，将会在平面上创建一个结果预览平面。对于这个模型 Plane 2这一平面很适合作为预览的平面。这个预览功能可以在计算运行的时候就观察结果。这有助于确定是否正确的定义了所有的边界条件以及使人直观的看到在求解初期的仿真结果。在仿真运行开始阶段，其结果可能是剧烈变化。但随着迭代计算的进行，变化将趋于平稳且结果将达到一个收敛值。这个仿真结果能以轮廓线，等值面和矢量形式显示。6.7.再次按下 Suspend使求解继续。当求解完成，通过点击 File，Close来关闭监测。调整模型透明度点击 Flow Analysis，Results，Display，Trans

18、parency并且设置模型的透明度为 0.75。对于结果分析的第一步是产生一个透明的几何体，称之为透明体。通过这种方式你可以方便的看到与几何体相关的切面云图。切面云图1.2.右击 Cut Plots图标并且选择 Insert。定义一个平面，选择 Plane 2切平面。在特性管理树中选择 Plane 2。3.点击 OK。18 这是你应该看到的切平面图。一个切平面图显示了这一个平面上的所有结果。这个结果可以是以轮廓线，等值线或者矢量的形式显示，当然也可以是上述任意几种显示方式的组合 (例如：轮廓线加矢量 )。如果你想访问这个平面图的其他设置，你可以双点颜色标尺或者右点击 Results图标选择 V

19、iew Settings。在这些观察设置对话框中你可以对每一个云图类型进行全局改变。其中一些选项是 :改变显示的参数和颜色标尺中使用的颜色数目。学习这些选项功能的方法就是实践。4.对一个矢量平面图改变轮廓切面。右点 Cut Plot 1图标并且选择 Edit Definition。5.6.在云图定义中清除 Contours选择 Vectors。点击 OK。这是你应该看到切面图。在观察设置对话框中可以在矢量页中放大矢量的大小。同样可以在切平面对话框的设置页中控制矢量的空间。注意：在圆球的锐利角处流动必须得到引导。我们的设计改变就是聚焦在这些特征上。FloEFD 9.1指南19 第一章第一阶段球阀

20、设计表面云图右点 Cut Plot 1图标并选择 Hide。1.2.右点 Surface Plots图标并选择 Insert。勾选 Use all faces。对于表面云图和切面云图有相类似的基础选项，可以进行任意的不同云图的结合使用。3.点击 OK会得到如下表面云图。这个云图显示了所有与流体接触面上压力的分布图。你也可以选择一个或多个面，用于表面显示。另外这些面可以不是平面。等值图右击 Surface Plot 1图标并且选择 Hide。1.右击 Isosurfaces图标并且选择 Show，这时将出现这个云图。FloEFD对某一具体变量设定了一个常值从而创建了一个 3维的等值面图。通过 I

21、sosurfaces下的 View Settings对话框可以改变这个变量和设定的值。2.右击 Results图标且选择 View Settings进入对话框。110 3.4.选择 Isosurfaces页。检查对话框中的选项。尝试做两个改变，首先点击Use from contours从而使等值面以相应压力值的颜色显示，这个类似于轮廓图。5.其次在滑动条的另外一个位置进行点击，注意此时出现另一个滑动条。这个滑动条可以通过按住并且拖拉出对话框来使其消失。6.点击 OK。你应该看到一个与下图类似的轮廓图。等值图是精确的确定 3D区域一个有用的方式，在图上显示了确定的压力，速度和其他参数。流动迹线图

22、右点 Isosurfaces图标并且选择 Hide。1.右击 Flow Trajectories图标并且选择 insert。FloEFD 9.1指南111 第一章第一阶段球阀设计2.在分析树点击 Static Pressure1项，其目的是选择出口Lid盖的 inner表面。3.设置 Number of trajectories为 16。4.点击 OK，迹线图将如下图所示。使用流动迹线图你可以显示流线。流动迹线图提供了一个良好的 3D流动图形。你可以通过输出数据到 Excel中来观察变量是如何随着迹线方向改变的。对于这个迹线图我们选择了出口盖作为平面 (任何的平面都可以选择 )因此每一个迹线会

23、穿过所选择的面。通过在 View Settings对话框中进行设置这个迹线也可以被赋予颜色。注意这个迹线是通过整个出口盖子的。这就是为什么在计算时候出现警告的原因。 FloEFD会自动警告我们不合适的分析，这就是我们不一定非要是 CFD专家的原因。当流动进入和流出同一个开口，仿真结果的精度会变得很差。为了防止这种情况，通常是对模型增加一个元件 (一个延伸到求解域的管子 )这样漩涡就不会发生在开口的地方。XY图右点 Flow Trajectories 1图标并选择 Hide。我们想显示压力和速度沿着阀的变化。我们已经创建了一个包含若干条线的草图。这个草图的创建不必事先就做，你可以在分析完成之后再

24、创建草图线。观察一下模型树中的草图 1。1.右击 XY Plots图标并选择 Insert。112 2.选择 作为物理VelocityandPressureParameters。从模型树中选择 Sketch1。保持所有的选项都是默认值。3.点击 OK。微软的 Excel将会同时打开速度和压力两个图表。其中一个图表如下所示。你可以在不同的页中切换，从而观察每一个图表。XY图可以让你看到沿着草图线的结果，这个数据被直接输入到 Excel中。表面参数Surface Parameters是用于确定模型任何与流体接触面上压力，应力，热流和其他许多参数的一个功能。对于这类分析，从阀门的入口到出口的平均压降

25、值可能是非常有价值的。1.2.3.右击 Surface Parameters图标并选择 Insert。在 FloEFD分析树中，点击 Inlet Mass Flow1项，其目的是选择 Lid盖入口的 inner表面。点击 Evaluate。FloEFD 9.1指南113 第一章第一阶段球阀设计选择 Local页。4.在入口处的平均静压值显示为 Pa 。我们已经知道在出口处的静压值是 Pa因为先前我们已经定义了出口处的边界条件。所以通过这个阀门的平均静压降大约为 27000 Pa。5.关闭 Surface Parameters对话框。分析球形部分中一个设计变量这一章节的目的是显示如何方便快捷的分

26、析一个设计变量。这个变量可以是不同的几何外形，新的特征，装置的一个新的零件！这是 FloEFD软件的核心功能并且这可以使设计工程师快速方便的确定哪一个设计是具有良好的效果，哪一个设计不会产生积极的作用。对于这个例子，我们看到两个锐利的边缘将影响通过阀门的压降。如果这方面没有作用的提升，那这就没有必要花费额外的制造费用。利用定义管理树，创建一个新的定义。1.右击管理树的根目录选择 Add Configuration。2.在 Configuration Name框中输入 Project 2。3.4.点击 OK。在特征管理树中，右击 Ball并且选择 Open Part。一个新的 Ball.SlDP

27、RT出现。114 使用管理树创建一个新的定义1.右击管理树的根目录并且选择 Add Configuration。命名新的定义为 1.5_fillet Ball.2.3.点击 OK。4.5.对如图显示的面增加一个1.5mm的倒角。返回到组件窗口并且在出现的消息窗口中选择 Yes。右击特性管理设计树中的 Ball项并且选择ComponentProperties。6.7.在 Component Properties对话框底部改变 Ball零件为新倒角的。点击 OK确认并且退出对话框。现在我们用新的 1.5_fillet ball来替代先前的 ball。我们所要做的就是重新对组件进行求解并且比较两种设

28、计的结果。为了能与先前的模型结果进行比较，第二个模型的球阀开度必须和第一个模型相一致。在这个例子中我们不需要改动。FloEFD 9.1指南115 第一章第一阶段球阀设计8.通过定义管理树激活 Project 1。对于出现的消息框选择 Yes。复制项目1.2.3.4.点击 Flow Analysis， Project， Clone Project。点击 Add to existing。在 Existing Configuration list选择 Project 2。点击 OK。对于之后出现的消息框都选择 Yes。现在我们已经选择的 FloEFD项目被增加到已经改变了几何状况的项目中。所有我们输

29、入的数据都被复制，所以我们没有必要定义我们的出口和目标。边界调经安可以被改变，删除或增加。依据先前所描述的求解步骤进行求解，同时对结果进行观察。分析 FloEFD应用中的一个设计变量在先前的章节中，我们研究分析了如何对不同几何体进行结果的分析。你可能想在同一个几何体中运行一系列不同的流量。在这一章节中，展现了如何快速方便的做到参数化研究这一点。这里我们计划改变质量流为 0.75 kg/s。激活 Project 11.2.通过点击 Flow Analysis， Project， Clone Project。键入 Project 3作为新项目的文件名并且点击 OK。FloEFD现在创建了一个新的设

30、定配置。所有我们输入的数据都被复制，所以我们没有必要再次定义出口和目标。边界条件可以进行改变，删除或增加。在改变入口流量为 0.75 kg/s之后，你应该准备进行再次求解。请按照先前所描述的步骤进行求解和结果的观察。想象一下自己就是这个球阀的设计师。你会如何考虑来确定球阀的设计？如果你不得不确定花费了额外费用的改动设计是否会带来相应的利益，你会怎么办？工程师无法避免的每天都在考虑这些问题，现在 FloEFD软件就可以帮助工程师们解决此类难题。每一位工作中涉及到流体流动和热交换的设计工程师都应该使用 FloEFD来验证他们设计想法的正确性，与此同时也大大缩短了整个设计周期。116 2第二章：第一

31、阶段耦合热交换这一阶段耦合热交换教程展现了如何对涉及到固体导热的流动分析进行每一步基础的设置。虽然说这个例子的基本原则是适用于所有的散热问题，但这个例子对那些关注电子设备内流动和热交换的用户特别有借鉴意义。现在假定你已经完成了第一阶段：球阀设计教程，因为这个例子将展现一些更为详细的 FloEFD的使用原则。打开模型1.复制 First Steps - Electronics Cooling文件夹到你的工作目录，此外由于 FloEFD在运行时会对其输入的数据进行存储，所以必须确保文件处于非只读状态。运行 FloEFD，点击 File，Open。2.在 Open对话框，浏览 First Steps

32、 - Electronics Cooling文件夹找到 EnclosureAssembly.SLDASM组件并且点击 Open。准备模型在这个分析组件中存在很多特性，零件或子组件不需要分析。使用 FloEFD之前，仔细检查模型中不参与到分析中的元器件是一种良好的软件使用习惯。剔除那些不参与到分析中的元件可以减少对计算机资源的要求和求解时间。FloEFD 9.1指南21 第二章第一阶段耦合热交换这个组件中包含了如下一些元件：外壳，主板， PCB板，电容，电源，散热器，芯片，风机，螺钉，风扇支架，盖子等。通过点模型树中的特征，你可以看到所有的这些元器件。在这个教程中我们通过对入口盖子内表面处的 F

33、an设定一个边界条件来对风机进行仿真。这个风机的几何外形比较复杂，重新生成的话需要一定时间。因为风机的外壳在机壳之外，所以我们可以将其压缩，从而加快操作。1.在特性管理设计树中选择 Fan-412，和所有Screw s (选择多个元件时，必须按住 Ctrl键)。2.右击先前选择的任何一个元件并且选择Suppress。压缩风机和风机螺母在机壳留下了五个开孔。将要运行内部分析，所以所有的开孔必须与盖子一起关闭。可以通过 Flow Analysis, Tools, Create Lids中的创建盖子的工具完成操作。为节省操作者的时间，入口盖子已经创建好，并且已经添加到模型中。只需解压就能使用。3.在

34、特性管理设计树中选择 Inlet Lid, OutletLid和ScrewholeLid元件和DerivedLPattern1和 LocalLPattern1（这些patterns包含出口和螺母孔盖子的复制项目）。4.右击选中的任意元件并选择 Unsuppress。现在开始启动 FloEFD。创建 FloEFD项目1.2.点击 Flow Analysis，Project，Wizard。如果已经在向导状态，直接选择 Create new，以便创建一个新的配置并且命名为 Inlet Fan。点击 Next。现在我们将创建一个名为 USA Electronics的新系统单位，这将更有助于我们进行分析

35、。3.在 Unit system列表选择 USA系统单位。选择 Create new对工程数据增加一个新的系统单位，称之为 USA Electronics。22 FloEFD允许你使用预先定义好的系统单位，但通常你可以自定义常用的系统单位以便于分析。无论是预定义的系统单位还是自定义系统单位都被保存在EngineeringDatabase中。你也可以在 Engineering Database或Wizard创建你所需要的系统单位。通过拉动 Parameter树中的滚动条，你可以看到对所有参数所设定的单位。尽管绝大多数的参数都有一个常用的单位，诸如对于速度是 ft/s，对于体积流是 CFM (每分

36、钟立方英尺)但是我们还是要改变一些对于这个模型而言更为方便分析的参数单位。由于模型的几何参数比较小，所以用英寸来替代英尺来作为长度单位更合适。4.对于 Length框，双击 Units项并选择 Inch。5.接着展开 Parameter树中的 Heat组。为了我们更为方便的处理电子设备类问题，我们对于功率和热流定义单位为 Watt和 Watt/。点击 Next。6.设置分析类型为 Internal。在 Physical Features下勾选 Heat conduction in solids。选择固体导热是因为几个电子元器件产生热量，我们关注这些热量是如何通过散热器和其他固体导热进行传递，直

37、至最后进入到流体中去的。点击 Next。7.展开 Gases夹并且双击 Air行。保持默认的Flow Characteristics。点击 Next。FloEFD 9.1指南23 第二章第一阶段耦合热交换8.展开 Alloys夹并且点击 Steel Stainless 321作为Default solid。在 Wizard中你可以指定应用到 FloEFD项目中所有固体元件的默认固体材料。想对一个或多个不同的元器件指定不同的固体材料，你可以在项目创建完成之后对这些元器件定义 Solid Material条件。点击 Next。9.选择 Heat transfer coefficient作为默认的外

38、表壁面的热条件（Default outer wall thermal condition），定义换热系数（ Heat transfer coefficient）值为 5.5W/m2/K， 外部流体温度（ External fluidtemperature）值为 500F。输入的传热系数值自动转成所选择的单位系统 (USA Electronics )。在 Wizard中 Wall Conditions对话框定义模型壁面默认条件。如果 Heat conduction in solids可行， Defaultouter wall thermal condition参数允许仿真模型壁面外侧和周围环境间

39、的热交换。案例中箱体置于空气温度 50F的空调房，热由于自然对流通过机箱外表壁极大地冷却机箱。点击 Next。尽管设置初始温度对于一段时间后温度到达某一确定值的瞬态分析而言是相当重要的，同样对于设置一个与最终仿真结果值相近的初始值有助于加速迭代计算的收敛。在这个例子中，由于设备处于室温下，所以我们设置初始的空气温度和不锈钢（描述了机壳）的温度为 50F。10.设置初始流体 Temperature和 Initial solidtemperature为 50F。点击 Next。11.接受 Result resolution的默认值并且保持自动设置Minimum gap size和 Minimum

40、wallthickness。FloEFD通过使用整个模型尺寸、计算域和指定了边界条件和目标的面等信息来确定默认的最小间隙尺寸和最小壁面厚度。在开始计算之前，我们推荐你检查一下最小间隙尺寸和最小壁面厚度，从而确保一些小的特征不会被忽略。我们会在所有的边24 界条件和目标设定之后再来回顾一下这些方面。点击 Finish。现在 FloEFD利用赋值数据方式创建了一个新的例子。我们使用 FloEFD分析树定义我们的分析，这种定义方式类似我们先前利用特性管理设计树定义我们的模型。右击 Computational Domain图标并选择 Hide从而隐藏求解域线框。定义风扇风机就是一种流动的边界条件。你可

41、以在没有定义 Boundary Conditions和 Sources的固体表面处来定义 Fans。你也可以在模型的入口或出口处人工的加一个盖子来定义风扇。你可以在内部流动区域的面上定义内部风扇。风机被认为是体积流量（或质量流量）随着选定的进出口面上压降不同而变化的理想装置。风机的体积流量与静压降的特性曲线来自 EngineeringDatabase。如果你分析的模型中有风机，你必须知道这个风机的性能特性曲线。在这个例子中我们采用Engineering Database中一个预先定义的风机。如果你不能在数据库中找到一个合适的风机特性曲线，你可以根据你风机的具体参数创建一个你自己的风机特性曲线。

42、1.2.点击 Flow Analysis，Insert，Fan。Fan对话框出现。如图所示选择 Inlet Lid的内表面。(访问内表面，在图形区域右击 Inlet Lid并且选择 SelectOther，移动鼠标至列表中所要选择的内表面上，最后点击鼠标左键 )。3.4.选择 External Inlet Fan作为风扇 type。在 Fan清单中 Pre-Defined, Axial, Papst中选择 Papst412项。FloEFD 9.1指南25 第二章第一阶段耦合热交换5.在 Thermodynamic Parameters 中检查AmbientPressure是大气压力。6.接受

43、Face Coordinate System作为 Corrdinate System。当选择这个面作为应用边界条件或风机的面时， Face coordinate system会自动创建在这个平面的中心。坐标系的 X轴垂直于这个面。 Face coordinate system只有在一个平面被选择的情况下才会被创建。7.8.接受 X作为 Reference axis。点击 OK。新 Fans文件夹和 External Inlet Fan 1出现在FloEFD分析树中。现在可以编辑 External Inlet Fan1项或者使用 FloEFD分析树来增加一个新的风扇。直到最后一个这类特性被删除之

44、前，这个文件夹都会处于显示状态。也可以在分析树创建一个特性文件夹。右击项目名并且选择 Customize Tree增加或剔除一个文件夹。由于盖子出口处是环境大气压，所以风机产生的静压等于气流通过电子设备时候的压降。定义边界条件除了开口处定义了风机之外，任何流体流经系统处都要定义边界条件。边界条件可以 以Pressure， Mass Flow，Volume Flow或 Velocity形式定义。你也可以使用 BoundaryCondition对话框来定义 Ideal Wall边界条件，这个边界条件可以是绝热，无摩擦壁面。或定义 Real Wall边界条件，这个边界条件可以设置壁面粗糙度或者温度以

45、及模型表面的热交换系数。对于具有内部固体导热的分析，你也可以通过定义一个 Outer Wall边界条件来对模型外壁面设置一个热特性边界条件。1.2.在 FloEFD分析树，右击 Boundary Conditions图标并且选择 Insert Boundary Condition。如图所示选择所有出口盖子的内表面。26 3.4.选择Pressureopenings和EnvironmentPressure。点击 OK。新的 Environment Pressure 1项出现在 FloEFD分析树中。环境压力边界条件在流动出口处作为静压，在流动入口处作为总压。定义热源1.2.点击 Flow Ana

46、lysis，Insert，Volume Source。点击特性管理设计模型树 ,选择 Main Chip,作为应用体积热源的元件。3.选择 Heat Generation RateParameter。作为4.5.6.在 Heat generation rate框中输入 5。点击 OK。在 FloEFD分析树中点击两次新建的 VS Heat GenerationRate 1项并且重新命名为 Main Chip。体积热源允许你定义热耗率（ W）或者单位体积热耗率（ W/m3）或者对于体积设定一个常温的边界条件。另外也可以对表面热源定义热交换率（ W）或者热流（ W/m2）。任意点击图形区清除现有的

47、选择。1.在 FloEFD分析树中右击 Heat Sources图标并且选择 Insert Volume Source。2.在特性管理设计树中选择所有的 Capacitor元件。3.选择 Temperature100 F。框，并且在其中输入4.5.点击 OK。不连续双击新建的 VS Temperature 1项，FloEFD 9.1指南27 第二章第一阶段耦合热交换重新命名为 Capacitors。任意点击图形区清除现有的选择。6.以下的步骤与上面相类似，设置所有的以下这些体积热源：所有 PCB板上的芯片 (Small Chip)具有总热耗率 4 W，Power Supply的温度为120 F

48、。7.重命名应用到芯片 Small Chips的热源和电源 PowerSupply的功率。点击 File，Save。创建新材料PCB板是由多层环氧材料与金属导体交叉的层压材料制成。对于大多数层压材料，典型的 PCB材料属性会根据方向的不同而表现出极大的不同，比如各向异性。工程库包含一些预定义的带有各向异性热传导率的 PCB材料。指南中 PCB的各向异性热传导没有过多的影响到冷却性能，所以我们将创建一个在各个方向具有相同热传导属性的 PCB材料，以此学习如何在工程库中添加新材料，并将材料指定给元件。1.点击 Flow Analysis，Tools，Engineering Database。在 D

49、atabase tree选择 Materials，Solids，User Defined。2.3.点击工具栏上的 New Item。空白 Item Properties页出现。双击空白单元格来设置相应的特性参数。28 4.按下列方式来定义材料特性 :Name = Tutorial PCB，Comment = Isotropic PCB，Density = 1120 kg/m3，Specific heat = 1400 J/(kg*K)，Conductivity type = IsotropicThermalconductivity=10W/(m*K)，Melting temperature = 390K。我们需要添加新材料仿真热传导率以及其他芯片材料的热属性。5.6.转到 Items页