FloEFD培訓(xùn)教程1-4講
Lecture1 Introduction
Lecture2 向?qū)?------------------Tutorial:球閥設(shè)計
Lecture3 邊界條件& 初始條件-----Tutorial:耦合換熱
Lecture4 Goals and conditions---Tutorial:多孔介質(zhì)
Lecture5 Working with projects---Tutorial:Hydraulic Loss
Lecture6 計算域與求解------------Tutorial:Cylinder Drag Coefficient
Lecture7 獲取結(jié)果----------------Tutorial:Heat Exchanger Efficiency
Lecture8 Mesh:網(wǎng)格---------------Tutorial:Mesh Optimization
Lecture 5 Working with projects
Flomerics中國代表處李中云
熱設(shè)計網(wǎng)http://www.93ssc.com
Content
Project：項目
Default template：默認(rèn)模板
Parameter editor：參數(shù)編輯
Component control：組件控制
New Project：創(chuàng)建新項目
EFD使用配置作為項目的幾何基礎(chǔ)，你可以通過下面幾種方式創(chuàng)建EFD項目:
– Create new:創(chuàng)建新的項目和配置. 采用這種方法，你可以基于現(xiàn)有的某個配置定義一個新的EFD項目.
– Use current configuration:采用當(dāng)前的配置. 采用這種方法將一個新的EFD項目賦予到當(dāng)前的配置，項目名和當(dāng)前配置名一致。
– Flow Analysis -> Project -> New.
Clone Project：項目克隆
允許你創(chuàng)建一個當(dāng)前項目的完全拷貝。
采用一已經(jīng)存在的配置或者是拷貝到一個新的配置
項目的設(shè)置，比如General Settings, Conditions,
Goals, Units和結(jié)果都拷貝到新的項目。
如果結(jié)果已經(jīng)存在，那么你也可以拷貝它。在這種情況下當(dāng)前項目和被拷貝到的項目是完全一樣的。
有的時候這是非常有用的，比如你需要比較一些細(xì)節(jié)的變化對結(jié)果的影響：幾何小特征、邊界不同、流體屬性不同等。
Copy Features among Projects：
在項目中拷貝特征
-->Flow Analysis -> Tools -> Copy Features
允許你將項目的輸入數(shù)據(jù)和結(jié)果特征從當(dāng)前項目拷貝到同一模型的其他項目
Rebuild Project：重建項目
如果你修改了模型，那么點(diǎn)擊Flow Analysis,Project, Rebuild 來更新項目設(shè)置。
在你修正了EFD中任何Rebuild Error之后，也必須重建項目。
Template：模板
模板包含了所有的通用項目設(shè)置，這樣可以用來作為新項目的基礎(chǔ)。
這些設(shè)置，包括問題類型、物理特征、流體、固體、初始和環(huán)境流動參數(shù)、壁面條件、幾何和結(jié)果分辨率以及單位設(shè)置，可以在General Settings, Calculation Control Options, Initial Mesh and Units指定.
下列不能在模板中存儲:
子流域, 旋轉(zhuǎn)區(qū)域,
邊界條件, 多孔介質(zhì),
風(fēng)扇, 局部初始條件,
固體材料, 熱源,
輻射面, 接觸熱阻,
散熱器簡化模型, TEC, 面Goals, 體Goals,
方程Goals和結(jié)果
EFD 默認(rèn)模板
分析類型： Internal
默認(rèn)物理特征：
– 固體導(dǎo)熱： OFF (沒有定義固體)
– 僅固體導(dǎo)熱： OFF
– 輻射： OFF
– 時間相關(guān)： OFF
– 重力： OFF
– 旋轉(zhuǎn)： OFF
默認(rèn)流體
– 默認(rèn)流體：Liquid
– 默認(rèn)Liquid ： Water
– 高馬赫數(shù)流動： OFF
– 流動類型： Laminar and Turbulent
默認(rèn)壁面熱邊界： Adiabatic wall
粗糙度： 0 micrometers
熱動力學(xué)參數(shù)
– 壓力：101325 Pa
– 溫度293.2 K
速度： 0 m/s
湍流參數(shù)
– 湍流強(qiáng)度2%
– 湍流長度<取決于模型尺寸>
初始網(wǎng)格等級： Level 3
幾何分辨率： <取決于模型尺寸>
Advanced narrow channel refinement OFF
Parameter Editor:參數(shù)編輯器
– Flow Analysis -> Tools -> Parameter Editor
允許你在一個對話框內(nèi)對不同項目內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行邊界(邊界條件，初始條件，風(fēng)扇等）。如果所選擇的參數(shù)一樣的話，你可以同時編輯許多參數(shù)值。
Component Control：部件控制
– Flow Analysis -> Component Control 用來控制部件的狀態(tài)。部件(parts 或者裝配件中的子裝配件，還有多體parts中的體) 可以編輯為disabled或者enabled。該種設(shè)置對你的模型和配置都不會產(chǎn)生影響。
EFD處理disabled組件為流體。
對于disable組件可以用來:
指定為旋轉(zhuǎn)區(qū)域.
指定局部初始條件或者體熱源、或者流體中的體Goal。
指定為多孔介質(zhì)模型。
指定為局部初始網(wǎng)格.
排除該組件于EFD分析（如果suppressing該組件會導(dǎo)致無效的幾何體的話）
– 注意：如果需要將某個部件排除于EFD分析，最好的方式是suppressing該組件。
Tutorial
Hydraulic Loss
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Lecture 6 計算域與求解 P17
內(nèi)容
計算域
子流域
求解
監(jiān)測計算
Computational Domain：求解域
尺寸
邊界條件
顏色設(shè)置
– Flow Analysis -> Computational Domain
求解域是3D立方體或者是2D四邊形。
Symmetry Planes：對稱面
在Boundary Condition 頁選擇對應(yīng)邊界(At X min, or At X max, 等
.)的對稱面條件Symmetry
Periodic Boundary Conditions：周期性邊界條件ROW OF COOLING PLANE AIRFOILS
2D Plane Flow: 二維平面流
如果需要求解二維平面流動問題（ YZ-, or XY-, or XZ-面）, 那么在Boundary Condition 頁選擇相應(yīng)的流動平面。
Fluid Subdomain：子流域
用來一個封閉流動區(qū)域作為與Wizard or General Settings中定義的流體類型不一樣的流動區(qū)域.
不同流體類型的流動區(qū)域必須由固體區(qū)域所分離。
– Flow Analysis -> Insert -> Fluid Subdomain
– 對流體子流域指定流體類型
– 對流體子流域指定初始條件
Solving：求解
– Flow Analysis -> Solve -> Run
Create mesh
– 如果你想在計算之前查看一下網(wǎng)格，那么只在Create mesh 復(fù)選框前打勾，網(wǎng)格生成之后載入.cpt 文件。
Solver
– New calculation
– Continue calculation
如果你希望采用之前計算的結(jié)果作為當(dāng)前計算的初始條件，那么
請選擇New calculation, Create mesh, 和Take previous results 復(fù)選框.
Batch Run：批量計算
允許你按照預(yù)先定義的順序進(jìn)行一系列的求解。你可以包括任何當(dāng)前的打開項目.
Current Session：求解器將與CAD軟件共享可用內(nèi)存。
如果你選擇了當(dāng)前計算機(jī)名的話，求解器將會對其運(yùn)行為獨(dú)立的進(jìn)程。
當(dāng)你從局域網(wǎng)中選擇計算機(jī)名的話，求解器將在選擇的計算機(jī)上運(yùn)行。
指定計算機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)求解
網(wǎng)絡(luò)上計算機(jī)必須已經(jīng)安裝了EFD: Individual, Client,Server + Client, 或者Solver Only。
需要進(jìn)行calculations 的數(shù)量(在當(dāng)前計算機(jī)或者是在網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)上) 不能超過license文件上指定的solver Instances 數(shù)目。
監(jiān)視求解
可以掛起（suspend）或者停止當(dāng)前計算；
手工初始已有計算網(wǎng)格的refinement ；
修改Calculation Control Options
在計算過程中修改顯示當(dāng)前結(jié)果
– Calculation, Stop ：停止計算
– Calculation, Suspend ：掛起或者恢復(fù)計算
– File, Save and Close ：停止計算，保存當(dāng)前結(jié)果和關(guān)閉監(jiān)視器。
– File, Save Current Results：當(dāng)計算完成的時候，結(jié)果自動保存。
在計算過程中你可以獲得計算過程中的許多信息。點(diǎn)擊Insert 選擇下列一項:
– Log. 顯示當(dāng)前計算的歷史記錄.
– Information. 顯示網(wǎng)格統(tǒng)計和信息.
– Goal Table. 顯示所有指定goals的列表, 當(dāng)前值, 收斂過程, goals的interval離散度(Delta) 和goal的收斂準(zhǔn)則。
– Preview. 在指定面上預(yù)覽當(dāng)前結(jié)果
– Goal Plot. 顯示goal 的收斂圖, 當(dāng)前參數(shù)值，goal收斂過程, goal的interval離散度(Delta) 和goal的收斂準(zhǔn)則。
– Min/Max Table. 整個計算迭代過程中的最大最小值
– Refinement Table. 顯示關(guān)于運(yùn)行求解自適應(yīng)refinements 的信息。
– Summary. 顯示項目通用設(shè)置和用戶指定的輸入數(shù)據(jù)。
– Report. 創(chuàng)建一個Word文檔，文檔包括項目通用設(shè)置和用戶指定的輸入數(shù)據(jù)(基于ID_INPUT_DATA模板)。
Tutorial Cylinder Drag Coefficient
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Lecture 7 P38 獲取結(jié)果
熱設(shè)計網(wǎng)http://www.93ssc.com
內(nèi)容
Load results：載入結(jié)果
Cut / 3D profile / surface / isosurface plot
Flow trajectories：流動軌跡
Particle study：粒子研究
XY plot：XY繪圖
Point / surface / volume parameters：點(diǎn)/曲面/體參數(shù)提取
Goal：目標(biāo)
Report：報告
Animation：動畫
獲取結(jié)果:
1. 點(diǎn)擊Flow Analysis, Results, Load/Unload Results.
– 一個.fld 文件，包含計算結(jié)果
– 一個.cpt文件，包含初始計算網(wǎng)格
2. 右擊Mesh圖標(biāo)，選擇3D View 查看計算網(wǎng)格；如果需要將所選擇的網(wǎng)格單元上求解出的物理參數(shù)值輸出為Excel或ASCII文件，那么選擇Output to Excel或者Output to ASCII 。
3. 在View Settings 對話框，可以定義通常的顯示設(shè)置和需要顯示的物理參數(shù)。
點(diǎn)擊Flow Analysis, Results, View Settings.
在EFD.Lab分析樹中, 右擊Results圖標(biāo)，選擇View Settings.
EFD.Lab中可以右擊圖形區(qū)域選擇View Settings.
4. 有許多方法查看計算結(jié)果:
結(jié)果
Cut Plot/3D-Profile Plot/Surface
Plots/Isosurfaces
Flow Trajectories
Particle Study
XY Plot
Point Parameters
Surface Parameters
Volume Parameters
Goal Plot
Report
Animation
載入結(jié)果
Flow Analysis ->Results->Load/Unload Results.
點(diǎn)擊EFD結(jié)果工具條上
Load/Unload圖標(biāo)
在分析樹上右擊Results圖標(biāo)
結(jié)果文件
– .fld 文件包含計算結(jié)果
– .cpt 文件只包含初始計算網(wǎng)格
– r_000000.fld文件包含0步迭代結(jié)果, 如初始計算網(wǎng)格和參數(shù)分布.
查看所選文件Property/Value 列表中的信息.
Cut Plot：切面圖
切面圖顯示一個截面上的參數(shù)分布情況. 參數(shù)以云圖或者是等值線方式顯示.
云圖或者是等值線顯示的物理參數(shù)在View Settings 對話框中進(jìn)行顯示.
也可以在切面圖中顯示矢量參數(shù)。
創(chuàng)建切面
Contours.
Isolines.
Vectors
Mesh
Selection
Reference
– 面或者模型上的平面
– 面偏移
Normal to Screen
Normal to Screen, Vertically (Horizontally )
Display
Temperature Cut Plot
3D Profile Plot
3D 輪廓圖顯示在某個剖面上某參數(shù)是如何分布的，但是與切面圖不同，切面圖只能給你顏色可視圖，3D輪廓圖還以繪圖點(diǎn)位移區(qū)分繪出。該位移是從剖面出發(fā)到與參數(shù)值成比例距離處。
物理參數(shù)和比例因子在View Settings對話框內(nèi)3D
Profile頁里定義.
Creating a 3D Profile Plot：創(chuàng)建一3D輪廓圖
如果你想改變3D輪廓圖的方向，你點(diǎn)擊Flip Plot就可以將方向改向
點(diǎn)擊View Settings可以定義參數(shù)和進(jìn)行圖顯設(shè)置
Surface Plot：表面繪圖
Surface plot可以在選定模型表面上進(jìn)行參數(shù)分布顯示.
云圖以及等高線顯示的物理參數(shù)在View Settings對話框中進(jìn)行定義.
在surface plot上還可以顯示矢量參數(shù).
Creating a Surface Plot：創(chuàng)建一表面繪圖
Contours：云圖.
Isolines：等高線圖.
Vectors：矢量圖
Mesh：網(wǎng)格
Isosurfaces
創(chuàng)建isosurfaces:
– 1 打開View Settings對話框，在Isosurfaces頁面下定義你希望顯示的isosurfaces.
– 2 點(diǎn)擊Flow Analysis, Results, Insert, Isosurfaces.
– 或者–
在EFD分析樹Results下右擊Isosurfaces圖標(biāo)，選擇Show.
隱藏isosurfaces:
– 在EFD分析樹Results下右擊Isosurfaces圖標(biāo)，選擇Hide.
刪除isosurfaces:
– 在EFD分析樹Results下右擊Isosurfaces圖標(biāo)，選擇Clear and Hide.
Flow Trajectories：流動軌跡 和流線一樣顯示流動軌跡.
流線上在任何點(diǎn)都與流動速度矢量相切.
Particle Study：粒子研究
粒子研究可以顯示物理顆粒的軌跡，獲得粒子行為的不同信息，包括對模型壁面的影響，比如磨損，撞擊加速度等.
這些粒子不影響流動，但是流動影響粒子的速度以及溫度(導(dǎo)致密度發(fā)生改變).
XY Plot
XY plot 可以查看在指定方向某個參數(shù)的變化。
你可以使用curves和sketches (2D和3D sketches)sketch lines 以及模型的edges.
數(shù)據(jù)導(dǎo)出到一個Excel電子表格中, 表格中Plot Data頁顯示出參數(shù)的值以及另外一頁顯示圖表.
Point Parameters
顯示在計算域內(nèi)某個指定的點(diǎn)上的參數(shù)值。
感興趣的點(diǎn)可以以坐標(biāo)或者在面或曲面上選擇的方式進(jìn)行指定。你可以定義網(wǎng)格，這樣在網(wǎng)格線上的交點(diǎn)可以被選取上。
點(diǎn)參數(shù)在Excel 電子表格的Table 頁上顯示.
Surface Parameters
顯示在指定曲面上計算出的參數(shù)值(最小值, 最大值, 平均和積分值).
– Local, Integral, Table頁(Table頁只用于瞬態(tài)分析).
Volume Parameters
顯示在指定體上計算出的參數(shù)值(最小值, 最大值,平均，質(zhì)量平均和積分值).
– Local, Integral, Table頁(Table頁只用于瞬態(tài)分析).
Goal Plot
用來觀察計算之中g(shù)oal 的變化.
EFD用Microsoft Excel顯示goal plot的數(shù)據(jù).
– 每個goal plot在一單獨(dú)的表中顯示.
– Summary表顯示當(dāng)前完成計算的goal的值(或者對于瞬態(tài)分析載入的當(dāng)前時刻).
Report
id_fullreport.dot –在一個簡表中顯示所有已有信息的WORD報告.
idf_fullreport.dot -在一個完整表中顯示所有已有信息的WORD報告(最完整報告).
id_inputdata.dot –在一個簡表中顯示項目的輸入數(shù)據(jù)信息的WORD報告.
idf_inputdata.dot -在一個完整表中顯示項目的輸入數(shù)據(jù)信息的WORD報告.
id_results.dot -在一個簡表中顯示只有結(jié)果信息的WORD報告.
Save Image
在分析數(shù)下，右擊cut plot, 3D profile plot, surface plot 或者isosurface項，選擇Save As.
Flow Analysis, Results, Image, Save Image.
Animation of Results
動畫可視化顯示計算的結(jié)果以及更多的信息，容易讓人理解.
– Flow Analysis, Results, Insert, Animation
– 右擊之前創(chuàng)建的結(jié)果特征(Cut Plot, 3D-Profile
Plot, Surface Plot, Flow Trajectories, Injection
under Particle Study) 或者分析樹下的Isosurfaces ，選擇Animate.
分析樹的Results下的幾個可視特征可以在動畫中可以同時或者連續(xù)顯示, 展示流動或者/和熱條件是如何隨時間變化的，或者是如何收斂的。同時，動畫可以顯示對某選擇參數(shù)沿模型內(nèi)是如何分布變化的。
Display Mode
– Flow Analysis -> Results -> Results Display
– Model Geometry：模型結(jié)構(gòu)
– Color Bar：彩色條
– 3D-Ruler：3D-尺格
– Map View：地圖視角
– Time Info（時間信息）
– Global (Min, Max)：整體（最小，最大）
– Plot (Min, Max)：繪圖（最小，最大）
– Transparency：透明
– Lighting：光照
Tutorial
Heat Exchanger Efficiency
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Lecture 8 Mesh:網(wǎng)格
熱設(shè)計網(wǎng)http://www.93ssc.com
Content：內(nèi)容
Cells：單元
Mesh construction stages：網(wǎng)格構(gòu)建策略
Initial mesh：初始網(wǎng)格
Local mesh：局部網(wǎng)格
Recommendations：建議
Cells：單元
任何EFD計算都是在一個立方體的計算區(qū)域里面進(jìn)行，邊界是正交于笛卡爾坐標(biāo)系軸.
一個計算網(wǎng)格將計算區(qū)域劈成立方體，這個立方體就叫單元。通過一系列的正交于笛卡爾坐標(biāo)系軸的平面就可以將計算空間劈成許多的單元.
單元類型
Fluid cells – 單元里面包含的都是流體.
Solid cells –單元里面包含的都是固體.
Partial cells – 單元里面包含固體也包含流體.
Irregular cells –partial cells里的固體部分沒有.
網(wǎng)格構(gòu)建策略
按照給定的數(shù)目創(chuàng)建basic mesh, 可以用Control Planes 來控制局部basic mesh的分布，以獲取更好模型的解析.
將basic mesh單元劈開，獲取小的固體特征或者是refine解析一些interfaces (流體/固體, 流體/多孔介質(zhì),多孔介質(zhì)/固體，或者是不同固體間的邊界)、曲線(e.g., 小直徑圓面, etc.)
– i.e. 細(xì)化小固體特征, 細(xì)化曲線，細(xì)化誤差精度，
細(xì)化指定類型的網(wǎng)格單元(對所有單元，或者流體單元，或者固體和/或流體單元，固體單元，和/或部分單元).
細(xì)化窄流到網(wǎng)格單元
– i.e. narrow channel refinement.
初始網(wǎng)格自動設(shè)置
Level of initial mesh： 決定Basic Mesh單元的數(shù)目和默認(rèn)模型窄流道網(wǎng)格細(xì)化程度.
Manual specification of the minimum gap size
：影響模型窄流道網(wǎng)格細(xì)化.
Manual specification of the minimum wall thickness：影響模型壁面內(nèi)網(wǎng)格細(xì)化.
基礎(chǔ)網(wǎng)格
基礎(chǔ)網(wǎng)格是0級網(wǎng)格. 2D計算時只有基礎(chǔ)網(wǎng)格(自動生成).
默認(rèn)情況下EFD盡量生成立方體網(wǎng)格constructs each cell as near to a cubic shape as possible.
初始網(wǎng)格完全由基礎(chǔ)網(wǎng)格和網(wǎng)格細(xì)化設(shè)置定義.
每個細(xì)化都有其準(zhǔn)則與等級.
– 細(xì)化準(zhǔn)則值表明哪些單元會被劈開
– 細(xì)化等級表明單元會被劈開的最小尺寸.
盡管要考慮細(xì)化網(wǎng)格, 最小單元尺寸還經(jīng)常由基本單元網(wǎng)格尺寸決定，所以構(gòu)建的基本網(wǎng)格對于生成計算網(wǎng)格而言是最重要的.
解析在不同材料之間的Interface
細(xì)化小的固體特征
細(xì)化曲線
細(xì)化精度誤差
解析在不同材料之間的Interface
細(xì)化小的固體特征
細(xì)化曲線
細(xì)化精度誤差
指定細(xì)化單元類型
應(yīng)用Refining Cells頁，你可以細(xì)化指定的單元類型.
– 細(xì)化所有單元
– 細(xì)化流體單元
– 細(xì)化固體單元
– 細(xì)化部分單元
指定相關(guān)單元細(xì)化等級（基于Basic Mesh）.
– N = 0…7
– 在每個方向2N倍或者體上8N倍于基礎(chǔ)網(wǎng)格大小.
窄流道解析
應(yīng)用Narrow channels頁，你可以指定額外的網(wǎng)格細(xì)化等級于模型流道內(nèi)，這樣可以獲得更精確的求解.
默認(rèn)的窄流道網(wǎng)格細(xì)化等級一般比較好.
指定控制面
通過控制面，你可以對基礎(chǔ)網(wǎng)格的分布（XYZ三個方向）進(jìn)行指定數(shù)目/規(guī)律分布, i.e. 相鄰網(wǎng)格面間的距離.
指定局部初始網(wǎng)格
局部初始網(wǎng)格（Local Initial Mesh）允許你對一計算區(qū)域內(nèi)的局部區(qū)域指定一初始網(wǎng)格，這樣可以對該區(qū)域獲取更加精細(xì)的求解.
– Flow Analysis, Insert, New Local Initial Mesh
局部區(qū)域可以是體、面、線或者點(diǎn).
你可以以和整體初始網(wǎng)格設(shè)置幾乎一樣的方式指定局部初始網(wǎng)格.
– 小固體特征
– 交界面曲線
– 窄流道網(wǎng)格
– 只有一個例外就是基礎(chǔ)網(wǎng)格在局部區(qū)域沒有指定.
網(wǎng)格劃分建議
最開始用默認(rèn)（自動）的網(wǎng)格設(shè)置創(chuàng)建網(wǎng)格.
– 以等級3開始.
– 知道最小縫隙尺寸和最小壁厚的相近值是重要的,
– 這將為你提供合適的網(wǎng)格.
– 不要關(guān)掉Optimize thin walls resolution選項
– 因為這將允許你解析模型薄壁時不用過量的網(wǎng)格加密.
仔細(xì)分析獲得的自動網(wǎng)格
– 總網(wǎng)格數(shù)目
– 解析感興趣區(qū)域和窄流道..
– 如果初始網(wǎng)格不令人滿意，修改最小分析尺寸和最薄壁厚值也不能產(chǎn)生滿意的效果，那么你可以進(jìn)行手動調(diào)節(jié)網(wǎng)格
開始創(chuàng)建定制網(wǎng)格：使窄流道細(xì)化功能失效，小固體特征細(xì)化等級和曲線細(xì)化等級都設(shè)為0.
– 這將僅提供0級單元(只有基礎(chǔ)網(wǎng)格).
– 使用控制面優(yōu)化基礎(chǔ)網(wǎng)格.
– 接著一步一步增加小固體特征細(xì)化等級和曲線細(xì)化等級以調(diào)節(jié)基礎(chǔ)網(wǎng)格. 然后使窄流道細(xì)化功能生效.
最后，盡量使用局部網(wǎng)格設(shè)置(local mesh settings).
Tutorial Mesh Optimization
FloEFD資料下載: FloEFD培訓(xùn)5-8講.pdf
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