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FloEFD培训教程5-8讲

FloEFD
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FloEFD培训教程1-4讲
Lecture1 Introduction
Lecture2  向导-------------------Tutorial:球阀设计
Lecture3  边界条件& 初始条件-----Tutorial:耦合换热
Lecture4  Goals and conditions---Tutorial:多孔介质

Lecture5 Working with projects---Tutorial:Hydraulic Loss
Lecture6 计算域与求解------------Tutorial:Cylinder Drag Coefficient
Lecture7 获取结果----------------Tutorial:Heat Exchanger Efficiency
Lecture8 Mesh:网格---------------Tutorial:Mesh Optimization

Lecture 5 Working with projects
Flomerics中国代表处李中云
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Content
 Project:项目
 Default template:默认模板
 Parameter editor:参数编辑
 Component control:组件控制

New Project:创建新项目
 EFD使用配置作为项目的几何基础,你可以通过下面几种方式创建EFD项目:
– Create new:创建新的项目和配置. 采用这种方法,你可以基于现有的某个配置定义一个新的EFD项目.
– Use current configuration:采用当前的配置. 采用这种方法将一个新的EFD项目赋予到当前的配置,项目名和当前配置名一致。
– Flow Analysis -> Project -> New.
Clone Project:项目克隆
 允许你创建一个当前项目的完全拷贝。
 采用一已经存在的配置或者是拷贝到一个新的配置

 项目的设置,比如General Settings, Conditions,
Goals, Units和结果都拷贝到新的项目。
 如果结果已经存在,那么你也可以拷贝它。在这种情况下当前项目和被拷贝到的项目是完全一样的。
有的时候这是非常有用的,比如你需要比较一些细节的变化对结果的影响:几何小特征、边界不同、流体属性不同等。

Copy Features among Projects:
在项目中拷贝特征
 -->Flow Analysis -> Tools -> Copy Features
 允许你将项目的输入数据和结果特征从当前项目拷贝到同一模型的其他项目

 

Rebuild Project:重建项目
 如果你修改了模型,那么点击Flow Analysis,Project, Rebuild 来更新项目设置。
 在你修正了EFD中任何Rebuild Error之后,也必须重建项目。

Template:模板
 模板包含了所有的通用项目设置,这样可以用来作为新项目的基础。
 这些设置,包括问题类型、物理特征、流体、固体、初始和环境流动参数、壁面条件、几何和结果分辨率以及单位设置,可以在General Settings, Calculation Control Options, Initial Mesh and Units指定.

下列不能在模板中存储:
子流域, 旋转区域,
边界条件, 多孔介质,
风扇, 局部初始条件,
固体材料, 热源,
辐射面, 接触热阻,
散热器简化模型, TEC, 面Goals, 体Goals,
方程Goals和结果

EFD 默认模板
 分析类型: Internal
 默认物理特征:
– 固体导热: OFF (没有定义固体)
– 仅固体导热: OFF
– 辐射: OFF
– 时间相关: OFF
– 重力: OFF
– 旋转: OFF
 默认流体
– 默认流体:Liquid
– 默认Liquid : Water
– 高马赫数流动: OFF
– 流动类型: Laminar and Turbulent
 默认壁面热边界: Adiabatic wall
 粗糙度: 0 micrometers
 热动力学参数
– 压力:101325 Pa
– 温度293.2 K
 速度: 0 m/s
 湍流参数
– 湍流强度2%
– 湍流长度<取决于模型尺寸>
 初始网格等级: Level 3
 几何分辨率: <取决于模型尺寸>
 Advanced narrow channel refinement OFF

Parameter Editor:参数编辑器
– Flow Analysis -> Tools -> Parameter Editor
 允许你在一个对话框内对不同项目内的输入数据进行边界(边界条件,初始条件,风扇等)。如果所选择的参数一样的话,你可以同时编辑许多参数值。

Component Control:部件控制
– Flow Analysis -> Component Control 用来控制部件的状态。部件(parts 或者装配件中的子装配件,还有多体parts中的体) 可以编辑为disabled或者enabled。该种设置对你的模型和配置都不会产生影响。
 EFD处理disabled组件为流体。

对于disable组件可以用来:
 指定为旋转区域.
 指定局部初始条件或者体热源、或者流体中的体Goal。
 指定为多孔介质模型。
 指定为局部初始网格.
 排除该组件于EFD分析(如果suppressing该组件会导致无效的几何体的话)
– 注意:如果需要将某个部件排除于EFD分析,最好的方式是suppressing该组件。

Tutorial
Hydraulic Loss
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Lecture 6  计算域与求解 P17
内容
 计算域
 子流域
 求解
 监测计算

Computational Domain:求解域
 尺寸
 边界条件
 颜色设置
– Flow Analysis -> Computational Domain
求解域是3D立方体或者是2D四边形。

Symmetry Planes:对称面

在Boundary Condition 页选择对应边界(At X min, or At X max, 等
.)的对称面条件Symmetry

Periodic Boundary Conditions:周期性边界条件ROW OF COOLING PLANE AIRFOILS

2D Plane Flow: 二维平面流
 如果需要求解二维平面流动问题( YZ-, or XY-, or XZ-面), 那么在Boundary Condition 页选择相应的流动平面。

Fluid Subdomain:子流域
 用来一个封闭流动区域作为与Wizard or General Settings中定义的流体类型不一样的流动区域.
 不同流体类型的流动区域必须由固体区域所分离。
– Flow Analysis -> Insert -> Fluid Subdomain
– 对流体子流域指定流体类型
– 对流体子流域指定初始条件

Solving:求解
– Flow Analysis -> Solve -> Run

 Create mesh
– 如果你想在计算之前查看一下网格,那么只在Create mesh 复选框前打勾,网格生成之后载入.cpt 文件。
 Solver
– New calculation
– Continue calculation
如果你希望采用之前计算的结果作为当前计算的初始条件,那么
请选择New calculation, Create mesh, 和Take previous results 复选框.

Batch Run:批量计算
允许你按照预先定义的顺序进行一系列的求解。你可以包括任何当前的打开项目.
 Current Session:求解器将与CAD软件共享可用内存。
 如果你选择了当前计算机名的话,求解器将会对其运行为独立的进程。
 当你从局域网中选择计算机名的话,求解器将在选择的计算机上运行。

指定计算机作为网络求解
 网络上计算机必须已经安装了EFD: Individual, Client,Server + Client, 或者Solver Only。
 需要进行calculations 的数量(在当前计算机或者是在网络计算机上) 不能超过license文件上指定的solver Instances 数目。

监视求解
 可以挂起(suspend)或者停止当前计算;
 手工初始已有计算网格的refinement ;
 修改Calculation Control Options
 在计算过程中修改显示当前结果

– Calculation, Stop :停止计算
– Calculation, Suspend :挂起或者恢复计算
– File, Save and Close :停止计算,保存当前结果和关闭监视器。
– File, Save Current Results:当计算完成的时候,结果自动保存。
 在计算过程中你可以获得计算过程中的许多信息。点击Insert 选择下列一项:
– Log. 显示当前计算的历史记录.
– Information. 显示网格统计和信息.

– Goal Table. 显示所有指定goals的列表, 当前值, 收敛过程, goals的interval离散度(Delta) 和goal的收敛准则。
– Preview. 在指定面上预览当前结果
– Goal Plot. 显示goal 的收敛图, 当前参数值,goal收敛过程, goal的interval离散度(Delta) 和goal的收敛准则。

– Min/Max Table. 整个计算迭代过程中的最大最小值
– Refinement Table. 显示关于运行求解自适应refinements 的信息。
– Summary. 显示项目通用设置和用户指定的输入数据。
– Report. 创建一个Word文档,文档包括项目通用设置和用户指定的输入数据(基于ID_INPUT_DATA模板)。

Tutorial Cylinder Drag Coefficient

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Lecture 7  P38  获取结果
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内容
 Load results:载入结果
 Cut / 3D profile / surface / isosurface plot
 Flow trajectories:流动轨迹
 Particle study:粒子研究
 XY plot:XY绘图
 Point / surface / volume parameters:点/曲面/体参数提取
 Goal:目标
 Report:报告
 Animation:动画

获取结果:
1. 点击Flow Analysis, Results, Load/Unload Results.
– 一个.fld 文件,包含计算结果
– 一个.cpt文件,包含初始计算网格
2. 右击Mesh图标,选择3D View 查看计算网格;如果需要将所选择的网格单元上求解出的物理参数值输出为Excel或ASCII文件,那么选择Output to Excel或者Output to ASCII 。

3. 在View Settings 对话框,可以定义通常的显示设置和需要显示的物理参数。
   点击Flow Analysis, Results, View Settings.
   在EFD.Lab分析树中, 右击Results图标,选择View Settings.
   EFD.Lab中可以右击图形区域选择View Settings.
4. 有许多方法查看计算结果:

结果
 Cut Plot/3D-Profile Plot/Surface
Plots/Isosurfaces
 Flow Trajectories
 Particle Study
 XY Plot
 Point Parameters
 Surface Parameters
 Volume Parameters
 Goal Plot
 Report
 Animation
载入结果
 Flow Analysis ->Results->Load/Unload Results.
 点击EFD结果工具条上
Load/Unload图标
 在分析树上右击Results图标

 结果文件
– .fld 文件包含计算结果
– .cpt 文件只包含初始计算网格
– r_000000.fld文件包含0步迭代结果, 如初始计算网格和参数分布.
 查看所选文件Property/Value 列表中的信息.
Cut Plot:切面图
 切面图显示一个截面上的参数分布情况. 参数以云图或者是等值线方式显示.
 云图或者是等值线显示的物理参数在View Settings 对话框中进行显示.
 也可以在切面图中显示矢量参数。

创建切面
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 轮廓图显示在某个剖面上某参数是如何分布的,但是与切面图不同,切面图只能给你颜色可视图,3D轮廓图还以绘图点位移区分绘出。该位移是从剖面出发到与参数值成比例距离处。
 物理参数和比例因子在View Settings对话框内3D
Profile页里定义.

Creating a 3D Profile Plot:创建一3D轮廓图
 如果你想改变3D轮廓图的方向,你点击Flip Plot就可以将方向改向
 点击View Settings可以定义参数和进行图显设置

Surface Plot:表面绘图
 Surface plot可以在选定模型表面上进行参数分布显示.
 云图以及等高线显示的物理参数在View Settings对话框中进行定义.
 在surface plot上还可以显示矢量参数.

Creating a Surface Plot:创建一表面绘图
Contours:云图.
Isolines:等高线图.
Vectors:矢量图
Mesh:网格

Isosurfaces
 创建isosurfaces:
– 1 打开View Settings对话框,在Isosurfaces页面下定义你希望显示的isosurfaces.
– 2 点击Flow Analysis, Results, Insert, Isosurfaces.
– 或者–
在EFD分析树Results下右击Isosurfaces图标,选择Show.
 隐藏isosurfaces:
– 在EFD分析树Results下右击Isosurfaces图标,选择Hide.
 删除isosurfaces:
– 在EFD分析树Results下右击Isosurfaces图标,选择Clear and Hide.

Flow Trajectories:流动轨迹 和流线一样显示流动轨迹.
 流线上在任何点都与流动速度矢量相切.

Particle Study:粒子研究
 粒子研究可以显示物理颗粒的轨迹,获得粒子行为的不同信息,包括对模型壁面的影响,比如磨损,撞击加速度等.
 这些粒子不影响流动,但是流动影响粒子的速度以及温度(导致密度发生改变).

XY Plot
 XY plot 可以查看在指定方向某个参数的变化。
 你可以使用curves和sketches (2D和3D sketches)sketch lines 以及模型的edges.
 数据导出到一个Excel电子表格中, 表格中Plot Data页显示出参数的值以及另外一页显示图表.

Point Parameters
 显示在计算域内某个指定的点上的参数值。
 感兴趣的点可以以坐标或者在面或曲面上选择的方式进行指定。你可以定义网格,这样在网格线上的交点可以被选取上。
 点参数在Excel 电子表格的Table 页上显示.

Surface Parameters
 显示在指定曲面上计算出的参数值(最小值, 最大值, 平均和积分值).
– Local, Integral, Table页(Table页只用于瞬态分析).

Volume Parameters
 显示在指定体上计算出的参数值(最小值, 最大值,平均,质量平均和积分值).
– Local, Integral, Table页(Table页只用于瞬态分析).

Goal Plot
 用来观察计算之中goal 的变化.
 EFD用Microsoft Excel显示goal plot的数据.
– 每个goal plot在一单独的表中显示.
– Summary表显示当前完成计算的goal的值(或者对于瞬态分析载入的当前时刻).

Report
 id_fullreport.dot –在一个简表中显示所有已有信息的WORD报告.
 idf_fullreport.dot -在一个完整表中显示所有已有信息的WORD报告(最完整报告).
 id_inputdata.dot –在一个简表中显示项目的输入数据信息的WORD报告.
 idf_inputdata.dot -在一个完整表中显示项目的输入数据信息的WORD报告.
 id_results.dot -在一个简表中显示只有结果信息的WORD报告.

Save Image
 在分析数下,右击cut plot, 3D profile plot, surface plot 或者isosurface项,选择Save As.
 Flow Analysis, Results, Image, Save Image.

Animation of Results
 动画可视化显示计算的结果以及更多的信息,容易让人理解.
– Flow Analysis, Results, Insert, Animation
– 右击之前创建的结果特征(Cut Plot, 3D-Profile
Plot, Surface Plot, Flow Trajectories, Injection
under Particle Study) 或者分析树下的Isosurfaces ,选择Animate.

分析树的Results下的几个可视特征可以在动画中可以同时或者连续显示, 展示流动或者/和热条件是如何随时间变化的,或者是如何收敛的。同时,动画可以显示对某选择参数沿模型内是如何分布变化的。

Display Mode
– Flow Analysis -> Results -> Results Display
– Model Geometry:模型结构
– Color Bar:彩色条
– 3D-Ruler:3D-尺格
– Map View:地图视角
– Time Info(时间信息)
– Global (Min, Max):整体(最小,最大)
– Plot (Min, Max):绘图(最小,最大)
– Transparency:透明
– Lighting:光照

Tutorial
Heat Exchanger Efficiency


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Lecture 8 Mesh:网格
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Content:内容
 Cells:单元
 Mesh construction stages:网格构建策略
 Initial mesh:初始网格
 Local mesh:局部网格
 Recommendations:建议

Cells:单元
 任何EFD计算都是在一个立方体的计算区域里面进行,边界是正交于笛卡尔坐标系轴.
 一个计算网格将计算区域劈成立方体,这个立方体就叫单元。通过一系列的正交于笛卡尔坐标系轴的平面就可以将计算空间劈成许多的单元.

单元类型
 Fluid cells – 单元里面包含的都是流体.
 Solid cells –单元里面包含的都是固体.
 Partial cells – 单元里面包含固体也包含流体.
 Irregular cells –partial cells里的固体部分没有.

网格构建策略
 按照给定的数目创建basic mesh, 可以用Control Planes 来控制局部basic mesh的分布,以获取更好模型的解析.
 将basic mesh单元劈开,获取小的固体特征或者是refine解析一些interfaces (流体/固体, 流体/多孔介质,多孔介质/固体,或者是不同固体间的边界)、曲线(e.g., 小直径圆面, etc.)
– i.e. 细化小固体特征, 细化曲线,细化误差精度,

 细化指定类型的网格单元(对所有单元,或者流体单元,或者固体和/或流体单元,固体单元,和/或部分单元).
 细化窄流到网格单元
– i.e. narrow channel refinement.

初始网格自动设置

 Level of initial mesh: 决定Basic Mesh单元的数目和默认模型窄流道网格细化程度.
 Manual specification of the minimum gap size
:影响模型窄流道网格细化.
 Manual specification of the minimum wall thickness:影响模型壁面内网格细化.

基础网格
 基础网格是0级网格. 2D计算时只有基础网格(自动生成).
 默认情况下EFD尽量生成立方体网格constructs each cell as near to a cubic shape as possible.

 初始网格完全由基础网格和网格细化设置定义.
 每个细化都有其准则与等级.
– 细化准则值表明哪些单元会被劈开
– 细化等级表明单元会被劈开的最小尺寸.
 尽管要考虑细化网格, 最小单元尺寸还经常由基本单元网格尺寸决定,所以构建的基本网格对于生成计算网格而言是最重要的.

解析在不同材料之间的Interface
 细化小的固体特征
 细化曲线
 细化精度误差
解析在不同材料之间的Interface
 细化小的固体特征
 细化曲线
 细化精度误差

指定细化单元类型
 应用Refining Cells页,你可以细化指定的单元类型.
– 细化所有单元
– 细化流体单元
– 细化固体单元
– 细化部分单元
 指定相关单元细化等级(基于Basic Mesh).
– N = 0…7
– 在每个方向2N倍或者体上8N倍于基础网格大小.

窄流道解析
 应用Narrow channels页,你可以指定额外的网格细化等级于模型流道内,这样可以获得更精确的求解.
 默认的窄流道网格细化等级一般比较好.

指定控制面
 通过控制面,你可以对基础网格的分布(XYZ三个方向)进行指定数目/规律分布, i.e. 相邻网格面间的距离.

指定局部初始网格
 局部初始网格(Local Initial Mesh)允许你对一计算区域内的局部区域指定一初始网格,这样可以对该区域获取更加精细的求解.
– Flow Analysis, Insert, New Local Initial Mesh

 局部区域可以是体、面、线或者点.
 你可以以和整体初始网格设置几乎一样的方式指定局部初始网格.
– 小固体特征
– 交界面曲线
– 窄流道网格
– 只有一个例外就是基础网格在局部区域没有指定.

网格划分建议
 最开始用默认(自动)的网格设置创建网格.
– 以等级3开始.
– 知道最小缝隙尺寸和最小壁厚的相近值是重要的,
– 这将为你提供合适的网格.
– 不要关掉Optimize thin walls resolution选项
– 因为这将允许你解析模型薄壁时不用过量的网格加密.

 仔细分析获得的自动网格
– 总网格数目
– 解析感兴趣区域和窄流道..
– 如果初始网格不令人满意,修改最小分析尺寸和最薄壁厚值也不能产生满意的效果,那么你可以进行手动调节网格

 开始创建定制网格:使窄流道细化功能失效,小固体特征细化等级和曲线细化等级都设为0.
– 这将仅提供0级单元(只有基础网格).
– 使用控制面优化基础网格.
– 接着一步一步增加小固体特征细化等级和曲线细化等级以调节基础网格. 然后使窄流道细化功能生效.
 最后,尽量使用局部网格设置(local mesh settings).


Tutorial Mesh Optimization


 FloEFD资料下载:  FloEFD培训5-8讲.pdf  

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