SolidWorks流体分析理念

CFD中的旋转流动分析

白皮书摘要工程师在设计带有旋转零部件的设备时，如果希望提高设备性能，则需要分析和了解这些零部件的特性。计算流体力学(CFD) 是一种研究带有旋转零部件的完美工具。它有助于排除对昂贵物理样机的需求，并能在设计过程初期尽早发现严重的设计缺陷。本文将介绍这样一款 CFD 工具的使用，它就是 SolidWorks? Flow Simulation。SolidWorks 软件同时采用单旋转坐标系法和多旋转坐标系法来解决流体运动问题。

简介计算流体力学 (CFD) 是一种可以准确地研究旋转零部件的优秀工具。仔细观察泵、台扇、用于电子冷却的轴流风扇，以及吹风机这些各式机器，就会发现它们都含有旋转零部件。工程师在设计带有旋转零部件的设备时，如果希望提高设备性能，则需要分析和了解这些零部件的特性。例如，如果台扇的风叶形状不合理或者安装方向不对，则风扇产生的风力可能很小或根本没风。图 1：此泵装配体是用 SolidWorks 设计的模型，它能很好地说明如何将 SolidWorks Flow Simulation 用于分析旋转零部件。 CFD （计算流体力学）可帮助工程师研究许多与旋转零部件特性有关的问题。它提供了一种能节省大量时间和金钱的方式来获取必要的信息，并且帮助工程师设计出优质的旋转设备。运用 CFD 可以排除对昂贵物理样机的需求，并能在设计过程初期尽早发现严重的设计缺陷。本文从一些 CFD 基础知识入手，简要地向工程师介绍了 CFD 如何模拟旋转流体，然后深入介绍了 SolidWorks Flow Simulation 用户解决典型问题的过程。有多种不同方法可用来研究旋转设备，以及旋转设备周围的流体。在大多数旋转机械流体分析中，工程师都采用稳态方式来建立流体模型。“稳态”一词表示求解不随时间的变化而变化。图 2：SolidWorks Flow Simulation 使用基于向导的界面设置流体分析。用户可选择配置和单位系统。运用 CFD 可以排除对昂贵物理样机的需求，并能在设计过程初期尽早发现严重的设计缺陷。在大多数旋转机械流体分析中，工程师都采用稳态方式来建立流体模型。“稳态”一词表示求解不随时间的变化而变化。

ansysworkbench流体优化操作

Ansys workbench 流体流动与传热优化通过这种实验可是实现网格考核、结构尺寸对目标函数的影响分析、参数的敏感性分析以及工况参数对目标函数的影响分析等，找到最优的网格尺寸、结构尺寸和操作工况。下图为典型的ANSYS workbench优化分析的示意图：其中模块与模块之间的关联可以实现交换数据。本文采用响应面优化的方法实现流体流动与传热的模拟优化。 1．几何模型的建立一．Geometry阶段采用solidworks建立几何模型（注意本机上一定要同时有ANSYS和solidworks）。下图为建立几何模型的过程：为了简便采用简单的模型来验证本方法。建立一个草图圆，然后智能尺寸标注，弹出尺寸修改窗，还有尺寸设置窗口。在这里要设置

实现参数化的几何尺寸关联接口。方法为：在尺寸设置窗口的主要指那一栏的第一个参数前面手动加上一个”DS_”，同时在模型树里面把每一步的操作名改为英文的（注意避开一些敏感字母），以下都按此操作。然后退出草图，拉伸凸台。这里标注第二个尺寸：拉伸长度。鼠标指针放到拉伸特征上，这是窗口出现草图出现拉伸的尺寸，蓝色的尺寸。然后右击该尺寸，出现尺寸设置窗口，修改主要指加上“DS_”。

至此，几何模型的创建结束，保持文档。回到ansys workbench 界面，geometry后面打上了对号，提示已经完成。双击geometry启动DM工具。导入刚刚创建的模型，出现导入对话框，里面有很多设置项，这里采用默认设置，点击generate按钮导入创建的几何模型。可以看到属性里已经出现修改过的参数化尺寸。

显示两个paremeters，前面的框点击出现P表示设置成参数书尺寸了。关闭DM，回到workbench界面。二．Meshing阶段点击mesh启动meshing 设置边界：点击geometry，然后右键选择create named selection创建边界：网格部分的控制点击mesh,在下方出现设置框。进行相应的网格尺寸设置，其中前面加框的几个参数是可以参数化的，比如说网格无关性验证可以选此打勾。

基于solidworks flow simulation的led流体分析

基于solidworks flow simulation的led参数化研究（佛山众泰信息技术有限公司）摘要：本文针对led灯的散热设计而进行cfd，在solidworks的环境下对led灯进行三维特征建模，装配，采用无缝集成的流体分析软件flow simulation，对整个led模型进行有限体积分的网格划分，温度分布分析和探测，以及参数化的研究。让工程师提前预知产品的缺陷，直观清楚地看到散热效果，优化散热结构。从而缩短产品上市时间，降低成本，组建企业led的仿真实验室。关键词：led flow simulation 流体散热佛山众泰solidworks 随着电子产品的功能不断提升，体积不断缩小，经常工作在高温封闭的恶劣环境中，电子产品的散热问题日益突出。跟据相关资料，由于散热问题导致的电子产品失效占到了55%。电子元件的故障发生率是随工作温度的提高而呈指数关系增长的，研究资料表明：单个半导体元件的温度每升高10℃，寿命减少一半。软件介绍solidworks flow simulation为无缝嵌入solidworks中的流体仿真软件，是新一代流体动力学分析革命性工具。软件采用全新技术，专为从事与流体，换热相关产品开发的设计工程师提供了神兵利器。技术知识：热量传递的三种基本方式：导热、对流和热辐射。传热学基本原理——对流，对流分为自然对流和强迫对流两大类。自然对流是由于流体冷、热各部分的密度不同而引起的。强迫对流是由于泵、风机或其他压差作用所造成的。本例属于自然对流。设置向导

设计参数运行结果：通过剖面视图查看到每个点的温度，探测到仪器很难侧到的位置通过表面图可以查看到温度分布情况

基于SolidWorksFlowSimulation优化球阀结构

基于SolidWorksFlowSimulation优化球阀结构摘要：应用SolidWorksFlowSimulation对一款球阀半载及满载状态下的直口型和圆口型两种球体启闭件进行对比，共设计了四个CFD项目：（1）半载+直口型；（2）半载+直口型；（3）半载+圆口型；（4）满载+圆口型。一、引言球阀因结构简单、密封性好，而且在一定的公称通径范围内体积较小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小且驱动力矩小，操作简便、易实现快速启闭，是近十几年来发展最快的阀门品种之一。其工作原理是：启闭件（球体）由阀杆带动，并绕方工球阀作轴线作旋转运动的阀门，可用于流体的调节与控制，其中硬密封V 型球阀其V型球芯与堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等介质。球阀的主要特点是本身结构紧凑，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等，在各行业得到广泛的应用。二、项目描述球阀在使用过程中，通过启闭件的旋转，控制流体的流量。因启闭件长期与流体接触，承受流体的冲压，容易磨损。为提高球阀的使用寿命，有两种方法：（1）选用耐磨性好的材料；（2）优化球阀内部结构，而结构设计是否合理，需要经过物理实验来验证。引入计算流体力学（ComputationalFluidDynamics，CFD）分析后，在做物理实验之前，需要借用流体分析来预测启闭件在使用过程中的与流体间的相互作用，以优化内部结构。为了更好地验证球阀在使用中流量、启闭件阀口状与流体之间的关系，本文以一款球阀为例，设计了四个CFD方案，运用SolidWorksFlowSimulation软件对其阀体进行CFD分析，以对比不同的阀口结构及流量下，各结构内的流体流进球阀内部流体流动状态，以达到优化球阀结构的目的。通过流体分析，可预测不同条件下，流体在球阀内的流动状态，通过对比选择较佳结构设计。此外，球阀的使用者一直有一个误解，认为若流体中夹杂了颗粒，提前过滤流体可有可无，只要增大流体流量，提高流速，就能把杂质冲走。通过粒子示踪等分析，粒子随流体进入球阀后，很难随流体全部带走，因此在球阀使用前，要对流体内的杂质进行过滤，十分必要。球阀在使用过程中，流量可通过外部控制，为方便理解，按1kg/s为满载，0.5kg/s 为半载进行对比。目前市面上，球体启闭件大致也有两种结构，一种是直口型，一种是圆口型。为更好地进行对比，设计了四个CFD方案，如表1所示。

AnsysWorkbenchFluent流体管道初级教程示例合并

Fluent示例鉴于网上Fluent免费资料很少，又缺少实例教程。所以，分享此文章，希望对大家有所帮助。 1.1问题描述本示例为ansys-fluent15.0-指南中的，不过稍有改动。

1.2 Ug建模图 1.3 Workbench设置项目设置如下图所示。（为了凸显示例，所以个项目名称没改动；并且用两种添加项目方式分析，还增加了一个copy项，以供对比。）

说明：ansys workbench15.0与ug8.5（当然，也包括同一时期的solidworks、Pro/e等三维CAD软件）可无缝连接，支持ug8.5建立的模型，可直接导入到ansys workbench15.0中。方法：在workbench中的Geometry点击右键，弹出快捷菜单，选择“browse”，浏览到以保存的文件，打开即可。个人感觉workbench 建模不方便。 1.4 DM处理 Workbench中的DM打开模型，将导入的模型在DM中切片处理，以减少分网、计算对电脑硬件的压力（处理大模型常用的方法，也可称之为技巧）。最终效果，如下图所示。

为以后做Fluent方便，在这里要给感兴趣的面“取名”（最好是给每一个面都取名。这样，便于后续操作）。方法是右键所选择的面，在弹出的对话框中“添加名称”即可，给“面”取“名“成功后，会在左边的tree Outline中显示相应的“名”。结果如下图所示（图中Symmetry有两个，有一个是错的，声明一下）

1.5 Mesh设置如下图所示。在Mesh中insert一个sizing项（右键Mesh，选Sizing即可），以便分体网格，其设置如下：

基于SolidWorks的换热器换热效率模拟分析

基于SolidWorks的换热器换热效率模拟分析摘要换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其他许多工业部门广泛使用的一种通用工艺设备。换热器不仅能够合理调节工艺介质的温度以满足工艺流程的需要，也是余热、废热回收利用的有效装置。鉴于换热器在工业生产中的重要作用及其能耗较大的现状，改进和提高换热器的性能及传热效率成为节能降耗的重要途径，将产生重要的经济和社会效益。目前，计算机仿真已经成为一种重要的科研方法，我们可以利用计算机仿真进行换热情况的研究。本论文首先阐述了换热器的发展特点及国内外的研究情况，其次对流体力学分析从基本理论、处理问题的思路步骤和在软件SolidWorks中的应用进行了阐述，并通过SolidWorks对套管式进行三维建模，利用流体分析工具Flow Simulation插件对换热器进行动态分析。从而得到分析数据，数据主要利用图例从对称边界条件、流体子区域、边界条件、固体材料、体积目标说明换热器的换热情况。应用SolidWorks软件仿真可以降低研究成本，缩短产品的开发周期，提高工作效率。本文通过对换热器的三维建模，有助于了解换热器的基本结构。对换热器的运动仿真及应用Flow Simulation进行仿真的方法可以为换热器安全性和经济效率的后续研究提供了一些参考。关键词：SolidWorks；Flow Simulation；换热器；三维建模；流体分析

Analysis of heat exchanger efficiency based on the Solidworks flow simulation Abstract Heat exchanger is a universal process equipment of chemical, food, light industry and pharmacy, aerospace, nuclear and many other industrial departments. Heat exchanger not only can be reasonable adjustment process medium temperature to satisfy the need, but also can be process waste heat recovery and utilization device. Since heat exchanger in industrial production have the important role of the status of large energy consumption, improving the efficiency of heat exchanger performance and becoming the important way, energy consumption will produce an important economic and social benefits. At present, the computer simulation has become an important tool, we can use the computer simulation research of stamping safety. This paper elaborates the characteristics and development of heat exchanger and the research situation of physical analysis, secondly, the convection from basic theory, handling problems and application in software SolidWorks are expounded, and through three-dimensional type of casing SolidWorks modeling, Simulation of fluid Flow analysis tool for heat exchanger for dynamic analysis .To analyze data, using data from the symmetrical boundary conditions, and illustrations area, fluid boundary conditions, the solid material, the volume of the heat exchanger that goal. Application of SolidWorks software simulation studies to reduce costs, shorten product development cycles, improving work efficiency. Based on the three-dimensional modeling of the heat exchanger, heat exchanger can understand the basic structure of the heat exchanger . The motion simulation of

(免费版)SolidWorksFlowSimulation的滤清器过滤效果分析

基于SolidWorksFlowSimulation的滤清器过滤效果分析发表时间： 2014-2-18 作者: 陈璟*梁健*周金卿*邓昌建来源: 万方数据关键字: SolidWorks Flow Simulation 滤清器过滤效果分析应用SolidWorks软件的Flow Simulation插件对一款典型的发动机滤板式滤清器核心部件进行CFD分析。通过流体动力学仿真分析，可以直观地得到滤清器内部空气的流线分布，获得内部流体速度场切片云图。通过粒子轨迹示踪法，模拟三种不同粒径的杂质在滤清器内部的运动过程，可预测该款滤板式滤清器对气流中不同粒径杂质过滤效果，以便于下一步对产品结构进行优化设计。发动机在工作时，需吸入大量空气，若空气中含有灰尘等杂质将会加剧发动机内部零件的磨损；若空气中曲轴润滑油的油滴随空气流入发动机内，则这些油滴混在燃油内与空气一起发生燃烧反应，会导致大量浓烟。因此，为了最大限度地避免这些现象，必须在发动机前安装空气滤清器。本文所涉及的模型，是一款典型空气滤清器的核心部件，该部件有一个入口，一个出口，内置一块滤板，其中该内置滤板通过改变气流路径来分离出空气中的油滴等杂质。本文采用专业的计算流体动力学分析软件SolidWorks Flow Simulation对气流经过滤清器过程进行数值模拟，通过粒子追踪方法，评估了该滤清器对三种尺寸（8μm、13μm和18μm）油滴等杂质的过滤效果。本文CFD分析的目标是，评估该结构的滤清器对不同尺寸油滴等杂质过滤效果，并用 P=1-Moutlet/Minlet来计算预测的过滤量。其中：Moutlet及Minlet分别表示流经入口及出口的质量流量。一、模型简化及数值模拟假设 1.简化模型创建空气滤清器的原始模型含有缸套、密封垫、活塞环及螺栓等部件，比较复杂。为方便计算分析，本文对原始模型进行了简化处理，其基本结构组成及坐标系如图1所示。图1 滤清器模型结构模型由壳体、入口、出口和滤板四部分组成。滤板将壳体分隔成左右腔室，入口和出口皆在壳体上，壳体腔内高200mm，内径为80mm，入口和出口直径均为14mm，流体经入口进入第一腔室，遇到滤板阻隔，整体向下流动，从相通处流至第二腔室，再经出口流出。其中流体经入口的质量流率为0.0001kg/s，沿法向进气，出口处边界条件为默认数值：101325Pa和293.15K。

SolidWorks_SimulationXpress仿真介绍

SolidWorks SimulationXpress 为 SolidWorks 用户提供了一容易使用的初步应力分析工具。Sim ulationXpress 通过在计算机上测试您的设计而取代昂贵并费时的实地测试可帮助您降低成本及上市时间。例如，您可能要检查向水龙头施加的力的效果。SimulationXpress 模拟设计周期，并提供应力结果。它还会显示水龙头的临界区域以及各区域的安全级别。根据这些结果，您可以加强不安全区域，并去掉超安全标准设计区域的材料。 SimulationXpress 使用的设计分析技术与 SolidWorks Simulation 用来进行应力分析的技术相同。SolidWorks Simulation 的产品系列可提供更多的高级分析功能。SimulationXpress 的向导界面将引导您完成五个步骤，以指定材料、夹具、载荷，进行分析和查看结果。分析结果的精确度取决于材料属性、夹具以及载荷。要使结果有效，指定材料属性必须准确描述零件材料，夹具与载荷也必须准确描述零件的工作条件。 SimulationXpress 支持对单实体的分析。对于多实体零件，您可一次分析一个实体。对于装配体，您可一次分析一个实体的物理模拟效应。曲面实体不受支持。 SimulationXpress 向导将引导您完成步骤以定义材料属性、夹具、载荷、分析模型和查看结果。每完成一个步骤，SimulationXpress 会立即将之保存。如果您关闭并重新启动 SimulationXpress，但不关闭该零件文档，则可获取该信息。您必须保存零件文档才能保存分析数据。下面简要说明 SimulationXpress 用户界面：