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利用Flotherm做真空环境仿真的讨论

来源: 原创 / 作者: Jason1028 / 时间: 2018-02-04 17:33
利用 Flotherm 做真空环境仿真的讨论 针对一些软件操作方面的问题,经常会有人故作神秘的回答说,这个问题很复杂,一两句话说不清。这很有误导性,事实上,软件本身的升级和发展

        利用Flotherm做真空环境仿真的讨论

 

         针对一些软件操作方面的问题,经常会有人故作神秘的回答说,这个问题很复杂,一两句话说不清。这很有误导性,事实上,软件本身的升级和发展的一部分目标是简化用户操作的。FloTHERM拥有庞大的用户群体,号称是傻瓜软件,即,没有多少专业背景的人,也可以掌握软件的应用,因此,它的市场占有率也是有目共睹的,如果把一些成熟问题搞复杂化,估计新用户早就吓跑了。

         当然对于从事热设计的工程师来说,Jason建议还是要有一定的热学背景,才能把实实在在的设计问题,贴切地转化成可以仿真的模型,有效控制误差,才能仿“真”。

         今天Jason要跟大家讨论的,就是这样的一个建模问题。 

         前两天,热设计网QQ319322744有个朋友问到:用FloTHERM如何建模仿真高空中无空气的问题。他说在其他群里有人建议仅仅将Model Setup中的Type of Solution改为Conduction Only计算就可以了。 

          这种外太空真空状态,主要是消除空气作为传热媒介的影响。既要消除空气对流影响,又要消除空气的导热影响。因此仅仅将Type of Solution设置为Conduction Only,是无法消除空气的导热影响的。这样的建议就相当于把人带到沟里了。因为仿真结果拿到后,你可能都没有怀疑它。所以建议大家有问题还是到比较活跃的大群(319322744)里讨论,多个人讨论一般会避免这样的误导。 

        对于真空状态,最直接的方式当然是取消介质,但很遗憾。Flotherm是不能设置无工质状态的。因此仅能通过一些参数设置,达到真空效果。

        消除空气对流的影响,首先我们可以参考高海拔的处理方法,降低空气的密度,比如将空气密度设置为1e-15kg/m3。此时对流换热系数的影响:

 

 一般取值为1/31/4h的数量级将降低为1e-101e-7.5。当然,也可以直接将密度设为0,但Flotherm软件对于质量方程和动量方程的收敛判据为r.EFCV.A×0.5%r.EFCV.A×0.5%r=0的结果使得收敛判据变为0,引起的后果是,压力、速度的残差奇高。因此,妥善的做法是调整空气密度后,再将Type of Solution设置为Conduction Only

    降低空气传导的影响,方法比较直接,可以将空气的导热系数调到很低。

    没有空气的对流和传导,热辐射的求解必须打开。 

    总结起来,针对真空状态问题的设置方法,就是将空气的密度和导热系数调到极低,同时将Type of Solution设置为Conduction Only,并打开辐射计算。这个讨论的结果得到大家的认可。

    后来,另外一个朋友竟然在网上搜到了Flotherm官方的设置方法:

    1. 流体密度设置为10-5kg/m3,导热系数设为10-5W/mK

    2. Type of Solution设置为Conduction Only

    3. 激活辐射选项

    4. 固体表面设置大的对流热阻Rsurf-fluid=1015Km2/W

    其三项正和前面分析的结果吻合。看到第四项,这相当于又加了一道保险啊。设置方法,可以在固体材料属性中Surface一项中统一编辑

 

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