【Flow Simulation】流体分析培训(2016)
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Volume Goal：一个用户指定空间内的计算域的物理 参数计算，无论是在液体或固体（如固体传热考虑） Equation Goal：是一个目标明确的方程（基本数学 函数）与指定的目标变量。例如：压降，温差等
目标设置
计算求解
结果云图
Lesson 2 网格控制
课程要点：
1. 自动网格控制 2. 手动网格控制 3. 局部网格控制
课程
内容
前言
流体分析基础
第 01 课
分析流程
第 02 课
网格控制
第 03 课
电子散热
第 04 课
外流场瞬态分析
第 05 课
耦合传热
第 06 课
EFD缩放
第 07 课
多孔介质
第 08 课
旋转参考系
第 09 课
参数研究
课程要点：
1. 流体动力学分析基础 2. 名词解释
引言
流体力学： 宏观力学。是一种研究宏观运动规律的学科。 研究对象：流体(Fluid)。包括液体和气体。
分析实例：喷嘴 问题描述：空气以5e-6m^3/s的流量从喷嘴喷入，并从顶部出口将气体 排出，通过网格控制，分析内部流体分布。 流体材料： 空气
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起关于这些离散点 上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。
计算机性能提高 计算力学 工程应用
加权残数法 ……
理论研究
数值方法
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； 5. 实验人员的工资和培训成本。
出口：Static Pressure
入口：0.05 m^3/s
封盖创建 向导
网格
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…
Flow Simulation 培训
张晔，硕士毕业，研究生期间跟随导师研究电子封装产品的数值仿真和实验验 证，研究计算力学相关内容，目前是一名自由人，对数值仿真有浓厚的兴趣，帮助 有需要的企业整合实验仿真研发体系，优化产品结构，培训企业工程师的有限元工 程应用技巧。目前接触的企业多数是江浙沪为主的南方企业，兼任一家钢结构公司 的分析技术顾问，一家赛车研发团队的仿真和实验负责人以及几家Solidworks一级代 理商的外援工作。
Lesson 1 分析流程
课程要点：
1. 熟悉操作界面和流程 2. 了解相关流体力学知识 3. 内流场和外流场的区别
流体分析步骤： 1. 准备用于分析的模型； 2. 使用向导功能设定流体仿真； 3. 加载边界条件； 4. 明确计算目标； 5. 运行分析； 6. 后处理结果。
分析实例：歧管 问题描述：空气以0.05m^3/s的流量进入歧管入口，并从六个出口流出， 分析管路内的流体分布以及沿管路红色箭头方向的压力分布。 流体材料： 空气
液体：无形状，有一定的体积；不易压缩，存在自由（液）面。 气体：既无形状，也无体积，易于压缩。
研究任务：
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
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。
层流和湍流
层流Laminar :流动是有规则的，有层次的，稳定的； 湍流Turbulent : 流动是无规则脉动的，有强烈的掺混性和涡旋性。
雷诺实验 （O.Reynolds,1883 ）
层流区
过渡区
紊流区
德雷顿（H.Dryden,1934） 热线测速仪
内流场封闭检查
在流体与固体网格界定时，有两个主要因素需要重视： 1. 在内部分析中，不能存在与外界连通的开口； 2. 点接触与线接触都被视为无效接触，在内部和外部分析中均需避
本人培训内容的宗旨是：有限元工程应用第一，软件平台选择第二，同时提倡 学习者掌握扎实的力学基础。
培训的主要方向是企业工程师如何掌握有效的有限元分析技术，以及企业如何 真正有效使用有限元分析技术快速提升产品性能，提倡工程师将有限元分析脱离课 本，以工程实用技术作为支撑。
Solidworks Flow Simulation课程安排
免。
边界条件
Biblioteka Baidu
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。
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。
什
在这个分支图中的难点：
么
1. 如何结合企业目前的实验状况
是
制定一套可行性分析方案；
仿
2. 如何建立起软件计算和实验/理
真
论计算数据的桥梁，形成结果
分
的分析对比；
析
3. 如何通过实验数据和仿真数据
为企业研发产生新的价值。
固体力学 流体力学
热力学 动力学
……
计算力学发展
有限单元法
有限差分法 边界元法
目标设置
计算求解
结果云图
Lesson 2 网格控制
课程要点：
1. 自动网格控制 2. 手动网格控制 3. 局部网格控制
课程
内容
前言
流体分析基础
第 01 课
分析流程
第 02 课
网格控制
第 03 课
电子散热
第 04 课
外流场瞬态分析
第 05 课
耦合传热
第 06 课
EFD缩放
第 07 课
多孔介质
第 08 课
旋转参考系
第 09 课
参数研究
课程要点：
1. 流体动力学分析基础 2. 名词解释
引言
流体力学： 宏观力学。是一种研究宏观运动规律的学科。 研究对象：流体(Fluid)。包括液体和气体。
分析实例：喷嘴 问题描述：空气以5e-6m^3/s的流量从喷嘴喷入，并从顶部出口将气体 排出，通过网格控制，分析内部流体分布。 流体材料： 空气
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起关于这些离散点 上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。
计算机性能提高 计算力学 工程应用
加权残数法 ……
理论研究
数值方法
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； 5. 实验人员的工资和培训成本。
出口：Static Pressure
入口：0.05 m^3/s
封盖创建 向导
网格
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…
Flow Simulation 培训
张晔，硕士毕业，研究生期间跟随导师研究电子封装产品的数值仿真和实验验 证，研究计算力学相关内容，目前是一名自由人，对数值仿真有浓厚的兴趣，帮助 有需要的企业整合实验仿真研发体系，优化产品结构，培训企业工程师的有限元工 程应用技巧。目前接触的企业多数是江浙沪为主的南方企业，兼任一家钢结构公司 的分析技术顾问，一家赛车研发团队的仿真和实验负责人以及几家Solidworks一级代 理商的外援工作。
Lesson 1 分析流程
课程要点：
1. 熟悉操作界面和流程 2. 了解相关流体力学知识 3. 内流场和外流场的区别
流体分析步骤： 1. 准备用于分析的模型； 2. 使用向导功能设定流体仿真； 3. 加载边界条件； 4. 明确计算目标； 5. 运行分析； 6. 后处理结果。
分析实例：歧管 问题描述：空气以0.05m^3/s的流量进入歧管入口，并从六个出口流出， 分析管路内的流体分布以及沿管路红色箭头方向的压力分布。 流体材料： 空气
液体：无形状，有一定的体积；不易压缩，存在自由（液）面。 气体：既无形状，也无体积，易于压缩。
研究任务：
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
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。
层流和湍流
层流Laminar :流动是有规则的，有层次的，稳定的； 湍流Turbulent : 流动是无规则脉动的，有强烈的掺混性和涡旋性。
雷诺实验 （O.Reynolds,1883 ）
层流区
过渡区
紊流区
德雷顿（H.Dryden,1934） 热线测速仪
内流场封闭检查
在流体与固体网格界定时，有两个主要因素需要重视： 1. 在内部分析中，不能存在与外界连通的开口； 2. 点接触与线接触都被视为无效接触，在内部和外部分析中均需避
本人培训内容的宗旨是：有限元工程应用第一，软件平台选择第二，同时提倡 学习者掌握扎实的力学基础。
培训的主要方向是企业工程师如何掌握有效的有限元分析技术，以及企业如何 真正有效使用有限元分析技术快速提升产品性能，提倡工程师将有限元分析脱离课 本，以工程实用技术作为支撑。
Solidworks Flow Simulation课程安排
免。
边界条件
Biblioteka Baidu
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。
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。
什
在这个分支图中的难点：
么
1. 如何结合企业目前的实验状况
是
制定一套可行性分析方案；
仿
2. 如何建立起软件计算和实验/理
真
论计算数据的桥梁，形成结果
分
的分析对比；
析
3. 如何通过实验数据和仿真数据
为企业研发产生新的价值。
固体力学 流体力学
热力学 动力学
……
计算力学发展
有限单元法
有限差分法 边界元法