1-球阀设计分析

FlowSimulation流体分析基础教程—球阀设计（一）发表时间：2011-3-18关键字:FlowSimulation流体分析FlowSimulation教程球阀设计本文首先概括了水流经一个球阀装置以及随后的一些设计改变。目的是展现如何方便快速的使用EFD.Lab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，EFD.Lab这两大优点正是他们所需要的。打开模型1.复制FirstSteps-BallValve文件夹到你的工作目录，此外由于EFD.Lab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EFD.Lab。2.点击File，Open。在Open对话框，浏览FirstSteps-BallValve文件夹，找到ball_valve.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（Lid1和Lid2）。我们用EFD.Lab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。创建EFD.Lab项目1.点击FlowAnalysis，Project，Wizard。2.如果已经在向导状态，直接选择Createnew，以便创建一个新的配置并且命名为Project1。EFD.Lab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EFD.Lab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，你也可以选择忽略掉与流动分析不相关的空腔。以便EFD.Lab仿真不会耗费内存和CPU资源去考虑它们。EFD.Lab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。EFD.Lab可以在一个分析例子中计算多种流体，但不同流体之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。EFD.Lab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。在每一个仿真分析时可以有多达10种的液体和气体同时被选择。EFD.Lab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。EFD.Lab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Adiabaticwall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RealWall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ResultResolution。ResultResolution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ResultResolution，会产生越精细的网格，同时产生越严格的收敛标准。因此，ResultResolution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Manualspecificationoftheminimumgapsize对话框。输入0.0093m（最小流动通道大小）。点击Finish。现在EFD.Lab利用赋值数据的方式创建了一个新的例子。点击ConfigurationManager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EFD.LabAnalysisTree按钮并且打开所有图标。我们使用EFD.Lab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。EFD.Lab是完全自定义;你可以在EFD.Lab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，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ComputationalDomain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EFD.Lab分析树中，右击BoundaryConditions图标并且选择InsertBoundaryCondition。2.如图显示选择LID_1的inner面(访问内表面，在图形区域右击Lid_1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.选择Flowopenings和InletMassFlow。4.设置Massflowratenormaltoface为0.5kg/s。5.点击OK。新的InletMassFlow1项出现在EFD.Lab分析树中。随着刚才做完的定义，我们告诉EFD.Lab在这一开口每秒有0.5kg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.如图所示选择LID_2的inner表面。(访问内表面，在图形区域右击Lid_2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BoundaryConditions图标并且选择InsertBoundaryCondition。8.选择Pressureopenings和StaticPressure。9.保持ThermodynamicParameters，TurbulenceParameters，BoundaryLayer和Options组中的设定。10.点击OK。新的StaticPressure1项出现在EFD.Lab分析树中。随着刚才做完的定义，我们告诉EFD.Lab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。