(完整版)solidworks流体分析1-进气管
(完整版)solidworks流体分析1-进气管
完全覆盖固体模型表面的流动 计算域必须比实际的几何模型大得多 不需要封盖 Analysis typically inverted meaning that the object is held stationary
and the liquid is blown over it. Examples: 汽车，导弹,，潜水艇，建筑物 ……
在装配体的零件之间存在无效接触（零件之间的线接触或点接触被定 义为无效接触）。
计算域
流动和热传递的计算是在计算域内进行的。 计算域边界平行于全局坐标系平面。 对于外部流动，计算域的边界平面将自动远离模型。 对于内部流动，如果考虑固体内热传导，计算域的
边界平面将自动包围整个模型；如果不考虑固体内 热传导，则计算域的边界平面仅包围模型的流体通 道。
2D模拟 对称平面
Lesson 1 Topics and steps
插入边界条件
Inlet; Volume flow rate normal to face = 0.05 m^3/s. Outlet boundary conditions ; Static Pressure, option default
▪ 例如，如果您指定了一个压力开口，则在此开口上定义质量流量 表面目标是比较合理的。.
▪ 允许您将某种条件类型（边界条件、风扇、热源或辐射表面）与 一个或多个目标关联起来，如果在该条件的对话框中选中了创建 关联的目标复选框，系统将自动创建关联的目标。.
定义目标
对于每个指定目标，您可以选择将目标用于收敛控制 （用于收敛控制选项），也可以选择不用于收敛控制。
勾上该选项后做热传导会出现什么情况？
Lesson 1: Creating Lids
如何使用SolidWorks_Flow_Simulation分析空蚀现象-气蚀分析
如何使用SolidWorks Flow Simulation分析孔蚀现象Cavitation in SolidWorks Flow Simulation –如何使用SolidWorks Flow Simulation分析孔蚀现象■实威国际/CAE产品事业部何谓孔蚀现象(Cavitation)孔蚀现象(Cavitation)也称之为气穴现象、空穴。
当液体进入管路或阀门时如果压力低于流体之蒸发压压力(Vapor Saturation Pressure)，就会在管路或阀门的流道内产生气泡。
这气泡不是因为加热而产生的，而是因为流动造成局部区域流速较快引起局部区域静压骤降，气泡的产生会造成噪音或振动，而且通常是发生在实体表面上，因此会损坏管路或阀门的壁面，进而降低设备的使用寿命。
孔蚀现象也常常发生在其他常见的装置如泵浦、叶轮……等流体机械。
若能透过分析软件在产品设计时间仿真出此现象，则对于产品质量有非常大的保障。
(图一) 发生孔蚀现象的涡轮叶片(图片来源:参考数据2)(图二) 叶轮模型范例，吸入端至吐出端的压力曲线，上方曲线是正常的，下方曲线低于蒸发压力会发生孔蚀现象。
孔蚀现象在SolidWorks Flow Simulation1.SolidWorks Flow Simulation 2006以前版本。
SolidWorks Flow Simulation无法直接模拟出孔蚀现象。
不过，可以藉由分析结果中负压的区域指出有孔蚀现象的区域。
2.SolidWorks Flow Simulation 2007之后版本。
SolidWorks Flow Simulation有一项新增功能，可以应用来评估是否发生孔蚀现象。
(图三) 在SolidWorks Flow Simulation 2007版本之后，在流体流动特性(Flow Characteristic)中，就可以指定要不要启动Cavitation选项。
使用建议• 若是分析水的流动，在分析的区域中有可能局部区域的静态将低于液体在环境温度下的蒸发压力值或者是液体流过剧烈加热区域使温度上升至沸点而引起孔蚀现象，建议在Wizard 或General Settings的Fluid设定页面中启用Cavitation选项。
6F.03燃气轮机进气系统设计分析
6F.03燃气轮机进气系统设计分析薛晶【摘要】本文通过对某项目6F.03燃气轮机进气道的设计,阐述了实验用燃气轮机进气系统的作用、组成、设计依据、计算过程与考评标准等.通过3D建模和流场分析进行模拟评估,在设计过程中发现影响计算结果的主要因素并针对其进行调整,最终达到进气系统的设计要求.【期刊名称】《燃气轮机技术》【年(卷),期】2017(030)003【总页数】6页(P46-51)【关键词】6F.03;燃气轮机;压气机;进气系统【作者】薛晶【作者单位】南京汽轮电机(集团)有限责任公司,南京210037【正文语种】中文【中图分类】TK472燃气轮机性能的好坏与压气机进口空气流的质量有很大的关系。
进气系统的不良设计会导致燃气轮机性能的降低，还有可能在压气机的动叶和静叶处产生高压从而导致动叶或静叶出现故障。
一些不利的进气流甚至可能导致压气机停机。
进气系统必须设计成在燃气轮机工作时能提供最大量的期望的燃气轮机气流。
随着气流进入压气机，进气系统的部件结构变得越来越重要。
典型的进气系统包括下列构件：进口百叶窗及与其连接的垂直风道；进气过滤器；进气消音器；进气测量段；流量喷嘴标定装置；次级金属屏障滤网；进气弯头及软连接；步道及人孔门；固定在厂房主要钢结构上的二次钢结构；测量用电气元件及测量管线。
某6F.03燃气轮机的进气系统设计项目是在原有厂房进行安装，厂房结构无法更改，空气进口位置与燃气轮机进气室位置已经确定，因此需要按照现有条件进行新设计。
近年来有不少文献针对燃气轮机进气系统进行研究，如舰船用燃气轮机进气系统[2-5]，其中大多使用软件进行流体分析与计算[6-10]。
本项目属于实验用途，与常规燃气轮机电厂进气系统不同，厂商针对此项目提出特殊设计规范[1]，根据这些规范内容，首先进行概念设计，确定进气系统的构成要素，去除影响进气性能的非必需项，再经过详细设计，建立进气流道3D模型，确定进气测量装置的选型与方案，在详细设计过程中通过流场分析调整设计细节，经过多次局部调整，最终计算结果可以满足设计规范要求，下面详细论述设计的几个关键点。
solidworks 流体分析1-进气管
Lesson 1: Topics
介绍Flow Simulation的界面、工具栏、按钮 使用Solidworks创建“封盖” 创建、设置、求解一个Flow Simulation项目 后处理
Why are lids required?
要进行内部分析，模型的所有开口都必须使用“封盖”进行覆盖； 封盖的表面（与流体接触的一侧）常用于加载边界条件和目标；
2D模拟 对称平面
Lesson 1 Topics and steps
插入边界条件
Inlet; Volume flow rate normal to face = 0.05 m^3/s. Outlet boundary conditions ; Static Pressure, option default ambient values
When are lids NOT required?
外部分析；外部流动主要关注流经物体的流动，例如汽车、飞机、建 筑物等； 内部自然对流问题（无开口，完全闭合）
内部和外部流动
排除内部空间
用于在外部流动分析中忽略封闭的内部空间
排除不具备流动条件的腔
在内部和外部流动分析中，如果要排除其表面未指定边界条件或风 扇的封闭内部空间，则可选择此选项。
Surface Goal; Inlet SG Volume Flow Rate.
Repeat the previous step to apply a Surface Goal for the Volume Flow Rate for each of the 6 outlets Insert Equation Goal. Add the ‘Outlet SG Volume Flow Rate’ Solve the project.
solidworks布管教程
solidworks布管教程Solidworks 创建线路组件1 Routing插件打开Solidworks布管必须再Routing插件打开的情况下方可以进行2 线路库零件本部分讨论管道和管筒零件库零件。
这些零件包括SolidWorks安装时自带的零件、培训使用的例子及用户自己创建的零件。
Solid Works提供的设计库零件和装配体中包括普通尺寸的软管、电线、硬管以及配套的接头。
管道库存放位置一般在：C:\Documents and Settings\All Users\ApplicationData\SolidWorks\SolidWorks 2010\design library\routing1.管道库以solidWorks或其他通用格式存储的零件，通常SolidWorks管路模块可以直接使用。
3创建线路库零件线路库零件可在需要的时候创建，包括普通类型(比如管道、弯管)和不能用零部件向导创建的接头装配体。
复制和编辑尽管可以重新建立新零件，但大多数情况下还是复制一个相似的零件然后修改它比较容易3.1 线路库管理器线路库管理器是一个应用程序，运行在一个独立的窗口中，并包含几个线路零部件向导的选项卡。
使用向导创建线路零部件很多线路需要的零部件都可以通过线路零部件向导创建。
所有的零部件都包含设计表和零件属性选项。
4管道4.1硬管和软管零件创建的硬管和软管零件用于管路系统。
在创建线路时，它们被用于沿着3D草图产生的管道。
为了确保最后完成的零部件能被识别为线路零部件，对尺寸、草图和特征的特定命名很重要。
一般来说，创建新的线路零部件的最好方法是复制现有的线路零部件，然后对复件进行编样。
4.2 硬管和软管比较尽管硬管和软管使用类似的草图，但是它们的创建方式不一样，硬管使用【拉伸】特征，而软管使用【扫描】特征。
硬管只能沿着直线布管.因此使用拉伸特征;软管可以沿着直线、辐射线或者曲线路径布管，因此使用扫描特征。
流体输送操作—管路中流体流动阻力的测定(化工单元操作课件)
化工单元操作技术
二、流体的流动阻力
2. 局部阻力的计算
①当量长度法
将局部阻力折合成直径相同一定长度直管的阻力。
2
hf´=λ× ×
2
le—管件或阀门的当量长度，一般由实验测定
若管路中有多个管件，应分别计算后加和。
∑ 2
hf´=λ× ×
2
化工单元操作技术
二、流体的流动阻力
曲线几乎呈水平线，当ε/d一定时， λ为定值常数。
化工单元操作技术
二、流体的流动阻力
1. 直管阻力的计算
化工单元操作技术
二、流体的流动阻力
1. 直管阻力的计算
化工单元操作技术
二、流体的流动阻力
回忆：管路的基本构成
引入：化工管路中使用的管件种类繁多，各种管件都会产生阻力损失，和直管阻
力的沿程均匀分布不同，这种阻力损失主要集中在管件所在处，因而称为局部阻
b. 过渡区
2000<Re<4000，管内流动随外界条件的影响出现不同的流动形态，摩
擦系数也因此出现波动，不确定。
c. 湍流区
Re≥4000，
且在图中虚线以下处， λ与Re和ε/d都有关系，对于一定的ε/d，
λ随Re数值的增大而减小。
d. 完全湍区
图中虚线以上区域，λ与Re的数值无关， λ的数值只取决于ε/d， λ-Re
化工单元操作技术
二、流体的流动阻力
2. 局部阻力的计算
例：将原料液从贮槽输送到精馏塔中，已知输送管路管长10m，管径为40mm，管路中
装有45º标准弯头一个，截止阀（全开）一个，若维持进料液流速为1.0m/s，求管路中
局部阻力的大小。（已知：λ=0.02）
利用SolidWorks Flow Simulation改进风道结构设计
利用SolidWorks Flow Simulation改进风道结构设计作者：李国峰来源：《科学与财富》2018年第22期摘要：利用SolidWorks中附带的CFD插件Flow Simulation，对废气收集风道进行流场模拟，分析结构修改对气体流动轨迹产生的影响，使其结构更有利于平衡多个进气口的流量。
关键词：SolidWorks Flow Simulation；风道；流场模拟随着多项环保政策的连续出台，我国大气污染情况日益受到重视。
其中车间废气占有很大的比例；排放口多，大小不一，分布不均是其显著特点。
一般采用集气罩收集处理，为达到理想的收集效果，需平衡各罩口压力，才能满足废气收集要求。
而风道的结构设计，对各个集气罩口压力的影响非常大，通常采用风道沿程阻力计算来确定。
Flow Simulation是知名三维设计软件SolidWorks中流体分析插件，可以进行数据上的无缝链接。
SolidWorks Flow Simulation流体仿真软件去除了一般CFD软件的复杂性，可以让设计者快捷地仿真对设计至关重要的流体流动、传热和流体作用力，模拟真实条件下的流体流动，并快速分析流体的运动、传热和相关作用力的影响【1】，解决实际问题，提高工作效率。
在风道设计中，Flow Simulation的使用【2】，让设计者更直观地观察风道内的气体流动情况，并能显示各部位的压力、流量情况，帮助设计者更快、更准的改进结构，达到设计要求。
某橡胶制品企业，有4台橡胶炼制机，分散布置。
需对其散发出的异味气体收集处理。
根据相关规范计算得出，这4台设备的收集风量分别为97、65、65、103m3/min，总风量330m3/min。
1.原始模型分析根据每台设备的排风量，初步按11m/s的管内流速，计算出各段风道的直径，取整分别为450、350、350、450mm，总管直径800mm。
三维建模见图1。
本文主要分析修改风道的结构设计，吸风罩暂不做分析。
流体力学气体的一维流动
vc
2 c 3c 4c
2c
3c
4c
(a)气体静止不动 (b)气流亚声速流动 (c)气流以声速流动
A
马赫锥
o
(a )
o
(b)
2
4
A
马赫锥
(d)气流超声速流动 马赫角
c 1 sin v Ma 1 sin -1 Ma
v c
o
(c)
B
2 3 4
2c
3c
v c
2 1
激波的传播速度和波后气流的 速度决定于压强突跃。
( p2 / p1 1)( 2 / 1 1) 2 / 1
23
工程流体力学
第七章 气体的一维流动
蓝金—许贡纽公式
2 1
vs
p1 , 1 , T1
1 p2 p2 2 ( ) T2 1 p1 p1 1 p2 T1 1 1 p1
Ma 1
c ccr
14
工程流体力学
第七章 气体的一维流动
四、速度系数
1.常见参考速度
当地声速c 2.速度系数M* 气流速度与临界声速ccr之比称为速度系数。
v M* ccr
临界声速ccr
极限速度vmax
引用M*的好处： (1)绝能流中ccr是常数
(2)绝能流中极限状态时, Ma→∞,而M*为有限值。
1 1 2 h v 2 h0 vmax 2 2
1 2 1 2 1 2 1 2 c v c0 vmax 1 2 1 2
极限速度
vmax
绝能等熵流中，单位质量气 体所具有的总能量等于极限 速度的速度头。
2R T0 1
SolidWorks流体分析
第
一 课
计算流体动力学概述
计算流体动力学：Computational Fluid Dynamics /CFD
通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理
现象的系统所做的分析。
CFD的基本思想： 把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一
系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立
第
七
课
稳态流动：流体流动过程中各物理量均与时间无关。
瞬态流动：流体流动过程中某个或某些物理量与时
间有关。
a 为速度恒定，代表定常流；
b 为速度作小幅变化，可近似为定常流；
c 为周期性谐波脉动流（正弦波）；
d 为周期性非谐波脉动流（生理波）；
e 为非周期性脉动流（衰减波）；
f 为随机流动（湍流）。
第
1
3
第
六
课
方案结果对比
a
b
目录 1. 圆柱绕流现象 2. 多孔介质 3. 参数研究
第 七 课
问题一：圆柱绕流现象
第
七 课
内流场和外流场
内流Internal：流体被物理几何体封闭，由内部体积为典型分析构成。
例如：流管, 阀, 发动机…
外流External：物理几何体浸没在流体中求解域必须远大于实际几何体。 分析典型倒置意义，对象被固定住并且流体在上面吹它。 例如：翅膀, 导弹, 潜水艇…
多数工程问题，一般都是用不到热辐射这种传热方式！
第 五 课
傅里叶定律
Thot
Tcold
式中K为热导率，热导率是一种材料属性，它表示材料通过传导 的方式传递热能的效率。
第 五 课
solidworks 流体分析0-理论基础
Modes of Heat Transfer
Conduction 热传导:
Diffusive transport of energy through solid or fluid via molecular motion 通过固体或流体的分子运动引起的能量传递
Convection 对流:
流体与固体之间的热交换（共轭换热）
Flow Simulation Capabilities
仅固体之间的热交换 （分析中不存在流体）
曲面——曲面之间的热辐射（包括太阳热辐射）
考虑重力的流动 (浮力效应) 多孔介质 载流体中的示踪物、液态或固体粒子
Flow Simulation Capabilities
流体热传导及扩散
热传导
扩散
当流体中存在着温度差时，温度高的地方将向温度低的地方传 送热量，这种现象称为热传导 当流体混合物中存在着组元的浓度差时，浓度高的地方将向浓 度低的地方输送该组元的物质，这种现象称为扩散。 由于分子的不规则运动，在各层流体间交换着质量、动量和能 量，使不同流体层内的平均物理量均匀化。 质量输运在宏观上表现为扩散现象，动量输运表现为粘性现象， 能量输运表现为热传导现象 理想流体没有这些输运性质
压力与密度耦合。一般为高速流动，即下游压力对上游 的压力不产生任何影响，仅要求上游的边界条件，下游 的边界条件上的压力必须是自由约束。 例如：某些气体流动(极少液体流动)
可压流：
在可压缩流中，气体流速相对变化dv/v同密度相对变化之间的关系是 dp/p=-Ma2dv/v，即在流动过程中，马赫数愈大，气体表现出的可压缩性 就愈大。
Generally solid conduction modeled simultaneously with fluid convection
管路流体阻力的测定课件
目录
• 管路流体阻力概述 • 管路流体阻力测定方法 • 管路流体阻力测定实验 • 管路流体阻力测定结果分析 • 管路流体阻力测定案例研究
01
管路流体阻力概述
定义与特性
定义
管路流体阻力是指流体在管路中 流动时，由于流体的粘性、管路 结构、流速等因素所引起的流体 与管壁之间的摩擦力。
结果误差分析
测量 error
测量过程中可能存在的误差，如仪表误差、读 数误差等。
Systematic error
由于实验设备、环境等因素引起的误差，具有 一定的系统性。
Random error
由于随机因素引起的误差，具有一定的随机性。
结果应用与改进建议
应用
测定结果可用于指导管路设计和优化 ，提高流体输送效率，减少能源消耗 。
通过调节水泵的转速或阀门开 度，改变流体的流量，重复上
述步骤，获取多组数据。
结束实验
关闭水泵，断开电源，拆卸实 验设备，整理实验数据。
数据记录与处理
数据记录
在实验过程中，详细记录每组实验条件下压力计和流量计的 读数，以及对应的流量值。
数据处理
根据实验数据，绘制流体阻力与流量的关系曲线，分析流体 阻力的变化规律，并得出实验结论。
压力损失法
总结词
通过测量流体在管路中的压力损失来计算流体阻力。
详细描述
在已知管路特性的条件下，通过测量流体在管路中的压力损失，结合管路的特性参数（如管径、长度、流体密度 等），计算出流体阻力。压力损失法适用于各种类型的管路流体阻力的测定，具有操作简便、可靠性高等优点。
03
管路流体阻力测定实验
实验设备与材料
特性
流体阻力的大小与流体的性质、 管路的结构、流速等因素有关， 它是一个与流体的流动状态密切 相关的物理量流体的粘性，流体在管路中 流动时，会与管壁产生摩擦力， 这是流体阻力产生的主要原因之
SolidWorks流体分析理念
研究流体所遵循的宏观运动规律； 流体和周围物体之间的相互作用。 例如：网球、汽车风阻、水泵、风扇等
第
一 课
研究方法
理论分析：根据实际问题建立理论模型、涉及微分体积法、速度势法、保角变换法 。 实验研究方法：根据实际问题利用相似理论建立实验模型，选择流动介质，设备包 括风洞、水槽、水洞、激波管、测试管系等。尽管通过实验的结果一般上来说是比 较可靠的，但是会受到模型尺寸以及边界条件等限制。 数值计算方法 ：根据理论分析的方法建立数学模型，选择合适的计算方法，包括有 限差分法、有限单元法、特征线法、边界元法等，利用商业软件和自编程序计算， 得出结果，用实验方法加以验证，可以解决理论分析解决不了的复杂流动的问题， 和实验相比所需的费用和时间也比较少。
数值方法
第
一
课
成本都是企业和工程师必须考虑的一个主要因素，很多人对分析的认识存在极
大的误区，认为仿真分析的成本就是电脑硬件成本和工程师的成本，其实仿真分析
的成本包含以下几个方面（中国企业的实际情况暂时不考虑软件的成本）：
1. 电脑硬件成本；
2. 工程师的工资和培训成本；
3. 工作计算的时间成本；
4. 实验场地和设备的硬件成本；
免。
第 一
课 边界条件
第 一 课 总压=静压+动压
静压：流体静止状态下形成的压强，可通过设备直接测量。 动压：流体的动能，一般不能被直接测量。
第
一 课
定义目标
Global Goal：一个在整个计算域的物理参数计 算。
Point Goals：一个用户对模型的指定点物理参 数计算。
Surface Goal：一个用户对模型的指定面物理参 数计算。
5. 实验人员的工资和培训成本。
西工大837气体动力学基础chapter4-第四章 流动损失及管道计算
• 壁面湍流的结构：
粘性底层：很簿，
根据理论分析和实验结果，
粘性底层的厚度表示为： L
32.8d
Re
过渡区：速度分布无规律， 湍流核心区：不受壁面影响
壁面湍流的结构
过渡区
V
粘性底层
光滑管、粗糙管与绝对粗糙度
绝对粗糙度
当 L 时，壁面粗糙度对核心紊流不产生影响，
此状态下的管道称为水力光滑管。 当 L 时，壁面粗糙度对核心紊流有影响， 此状态下的管道称为水力粗糙管。
第四章 流动损失及管道计算
➢管道中的实际粘性流动 ➢圆管内定常不可压层流流动 ➢湍流流动及其时均化 ➢湍流流动的速度分布 ➢沿程损失与局部损失 ➢管道计算基础
4.1 管道中的实际粘性流动
➢ 经过大量的科学实验，发现粘性流体流动中存在着两种 不同的流动状态：一种状态是流体做层状运动的层流流动； 另一种是流体质点做毫无规则混乱运动的湍流流动(或紊流 流动)。粘性流动的两种流态由以下的雷诺实验可以观察的 非常清楚。
k V*
V
V*(5.75lg
y
8.5)
V Vmax 3.75V* 与光滑管相同
➢ 粘性底层 ➢ 过渡区
u
y
+
+
➢ 壁面湍流分区及速度分布
(四)湍流的沿程损失
（一）水力光滑管 1 2 lg Re 0.8
Vmax
V*
(5.75
lg
V
* r0 v
5.5)
V*
0 V
8
Re 105
0.000001
思考：由图可见， Re ， ，这与阻力损 失随 Re 增大而增大是否矛盾？
光滑管内沿程损失系数：
solidworks 流体分析3-外部瞬态分析
最大迭代次数
定义求解器的最大迭代数
最大物理时间
将运行的最大物理时间
最大计算时间
指定计算将耗费的最大时间
最大行程
从程中最大的流过趟数
目标收敛
层流和湍流
未解决的物理学问题：能否建构一个理论模型来描述湍流的行为，特别是它的内 部结构？
Lesson 4
Re=ρνL/ μ
2D模拟（二维流动）及阻力方程
阻力方程 F=1/2*ρ*v^2*C*A
Solution Adaptive Refinement
计算控制选项——完成 最小细化数
Lesson 4
External Transient Analysis 外部瞬态分析
Lesson 4 Topics The objective of this lesson is to introduce the 2D Plane flow option.
在低雷诺数(4 < Re < 60)下，在圆柱体的尾部会形成两个稳定的 漩涡并依附在圆柱体上，如左下图所示； 在较高的雷诺数下，流动变动不稳定起来，并且在通过圆柱体的 尾迹区域会出现卡门涡街。并且，在60< Re < 100时，附着在圆 柱体的漩涡开始发生震荡，并从圆柱体中脱离出来。
湍流 层流 雷诺数 二维流动 自适应网格 计算控制选项——完成
层流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合， 称为层流，或称为片流； 逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随 流速的增加而增加，此种流况称为过渡流； 当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍 流，又称为乱流、扰流或紊流。 这种变化可以用雷诺数来量化。雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于 惯性力，流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减，流体流动稳定，为层流； 反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于黏滞力，流体流动较不 稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的湍流流场。 流态转变时的雷诺数值称为临界雷诺数。一般管道雷诺数Re＜2300为层流 状态，Re＞4000为湍流状态，Re＝2300～4000时为过渡状态。。