Solidworksflowsimulation实例分析

Solidworksflowsimulation外流瞬态分析示例1、实例分析：圆柱绕流•使用二维平面流动分析围绕一个圆柱体的流体流动•温度和压力分别为293.1K和1atm(1atm=101325Pa)的水流过直径为0.01m，高为0.01m的圆柱体，流动的雷诺数为140，计算其对应的阻力系数，湍流强度为1%。2、项目描述主要步骤如下：（1）生成一个项目---使用wizard（向导）建立一个外流分析（2）定义计算域---利用模型对称简化计算域（3）设置自适应网格细化---确保高湍流区域生成高质量网格（4）明确计算目标（5）运算这个分析（6）后处理结果3、雷诺数（Re）雷诺数（Re）是表征流体流动情况的无量纲数，是流动中惯性力与粘性力的比值度量。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流。低雷诺数下，粘性力占主导地位，流动为层流。高雷诺数下，惯性力占主导地位，将发生湍流。也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。雷诺数的计算公式：𝑅𝑒=𝜌𝑣𝐿𝜇式中，𝜌为流体的密度，v为平均速度，L为特征长度，𝜇为流体的动力粘度。4、外流使用wizard（向导）新建一个项目项目名称设置选项Configurationname（配置名称）Creatnew：Re140Unitsystem（单位制）SI（m-kg-s）Analysistype（分析类型）Physicalfeatures(物理特征)External（外流）由于不存在内部空间，故不用勾选excludecavitieswithoutflowcondition（排除没有流动条件的空穴）勾选time-dependent（时间相关）复选框在totalanalysistime框中输入80s在outputtimestep框中输入4sDatabaseoffluid（流体数据库）在liquid列表中，双击选中水项目名称设置选项Wallcondition（壁面条件）在defaultwallthermalcondition列表中选择adiabaticwall(绝热壁)在roughness(粗糙度)框中，输入0micrometerInitialcondition（初始条件）在velocityparameter（速度参数）下，单击velocityintheX–direction单元格单击dependency（相关）在dependency窗口中单击dependencytype列表下的formuladefinition在formula文本框中，输入140*（0.00101241/0.01/998.19），这是相对自由速度的雷诺数的计算公式。单击OK在turbulenceparameter（湍流参数）中，设置turbulenceintensity（湍流强度）为1%Result&geometryresolution（结果及几何精细度）设置geometryresolution为76、湍流强度Flowsimulation的求解器假设所有的分析都是瞬态的。5、瞬态分析湍流分为：脉动流和有序流。•湍流强度是脉动速度与平均（自由流）速度的比值再乘以100。也等于0.16与按水力直径计算得到的雷诺数的负八分之一次方的乘积•计算公式：I=0.16*(re)^(-1/8)•一般来说，小于1%为低湍流强度，高于10%为高湍流强度8、二维流动当结果精细度设置为6或者更高时，求解自适应网格细化会默认开启，配合计算网格达到最优求解结果。当结果精细度低于6时需要手动开启。7、求解自适应网格细化定义流动对称条件和域的大小在SolidWorksflowsimulationtree中，右击inputdata下的computationaldomain，选择editdefinition在type类型下的XYplane中选择2Dsimulation在计算域的sizeandcondition中输入对应尺寸单击OK9、计算域一般情况，默认的计算域都满足需要，此例修改计算域只是想让流域能得到充分发展。10、计算控制选项Calculationcontroloptions定义关于求解器不同的参数，可定义finish，refinement（细化），saving，advanced（高级）。右键单击inputdata选择calculationcontroloption•设置结束条件---勾选minimumrefinementnumber（最小细化数），并输入2（表示在自适应状态时有2个网格可以细化）•设置计算细化---refinement选择level2。对refinementcriterion（细化标准）输入1.5；对unrefinementcriterion输入0.15，勾选adaptiverefinementinfluid框。勾选approximatemaximumcell（近似最大单元）输入750000，在refinementstrategy（细化策略）单击periodicrefinement（周期性细化），单击OK定义工程目标，右击goal选择insertglobalgoal（插入全局目标），在parameter中选择X-componentofforce，单击OK10、阻力方程阻力方程定义如下：𝐹𝑑=12𝜌𝑣2𝐶𝑑𝐴式中，𝜌为流体的密度，v为自由流的速度（平均速度），A为前沿面积，Cd为阻力系数。•插入方程式目标---右键单击goal选择insertequationgoal，在expression中输入公式：{GG力(X)1}*2*998.19/1.01241e-3^2*0.01/0.001/140^2，在dimensionality（量纲）中选择nounit（无单位）•重命名方程式目标为Cd---特征方程，右击属性修改•运算这个分析---右键单击Re140project并选择Run，确认选中loadresult（载入结果）和solve（求解）这个复选框，单击runRun之后的监控画面•生成截面图解---右键单击result下的cutplot，选择insert，在display下面选择contour（轮廓）和vector，选择pressure并设定numberoflevel为110，单击OK•压力场X方向绕过圆柱体的速度场当雷诺数Re为140时：压力场速度场当取低雷诺数Re为40时，结果为：压力图速度图