【AICFD案例教程】电机换热分析

AICFD是由天洑软件自主研发的通用智能热流体仿真软件,用于高效解决能源动力、船舶海洋、电子设备和车辆运载等领域复杂的流动和传热问题。软件涵盖了从建模、仿真到结果处理完整仿真分析流程,帮助工业企业建立设计、仿真和优化相结合的一体化流程,提高企业研发效率。

一、概 要

1)案例描述

本案例针对的是某类电机,该电机由发热体,流体管路,流体管路盖板组成,分析该电机在入口质量流量为0.139kg/s时进行换热的数值模拟。具体结果可查看后处理云图。

2)网格

整体网格为四面体网格单元为主的非结构网格,网格数量380万。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第1张图片 图1-1 网格模型

3)计算条件

入口边界:质量流量0.139kg/s;温度:65℃;出口边界:静压0Pa;湍流模型:Standard k-epsilon;介质:流体LLC_65deg。

二、网 格

1)新建工程

① 启动AICFD 2023R2;

② 选择 文件>新建,新建工程,选择工程文件路径,设置工程文件名,点击“确定”。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第2张图片 图2-1 AICFD窗口

【AICFD案例教程】电机换热分析_第3张图片 图2-2 新建工程

2)网格导入

单击菜单栏网格>导入网格,导入外部生成的计算域网格。

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【AICFD案例教程】电机换热分析_第5张图片 图2-3 网格导入

3)网格质量检查

单击菜单栏 网格>网格质量,检查网格质量。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第6张图片 图2-4 网格质量检查

三、求解设置

1)求解模型

双击 求解>求解模型,设置湍流模型。本案例为稳态计算,采用不可压缩流,湍流模型采用Standardk-epsilon模型。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第7张图片 图3-1 模型设置

右击 材料>添加材料,MaterialType选择Gas,新建材料,修改介质物性参数,如图3-2所示。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第8张图片 图3-2 材料选择

右击 材料>添加材料,MaterialType选择Solid,新建材料,修改介质物性参数,如图3-3所示。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第9张图片 图3-3 材料选择

2)计算域

双击求解>流动分析>计算域>Domain-VOL_FLUID,计算域设置窗口中类型选择“FluidDomain”,材料选择“LLC_65deg”,然后点击“下一步”,在打开的流体模型窗口点击“确定”,将网格分配到计算域。

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【AICFD案例教程】电机换热分析_第12张图片 图3-4 分配计算域

双击 求解> 流动分析> 计算域> Domain-VOL_SOLID,计算域设置窗口中类型选择“Solid Domain”,材料选择“ADC12_20deg”,然后点击“下一步”,在打开的流体模型窗口点击“确定”,将网格分配到计算域。

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【AICFD案例教程】电机换热分析_第15张图片 图3-5 分配计算域

3)边界条件

分别设置Inlet和Outlet,需要分别设置边界名称、边界类型、边界条件和数值,如图所示;

【AICFD案例教程】电机换热分析_第16张图片 图3-6 入口定义

【AICFD案例教程】电机换热分析_第17张图片 图3-7 出口定义

设置Wall的边界条件,需要展开边界列表,选择面,设置边界名称、边界类型,如图所示;

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【AICFD案例教程】电机换热分析_第19张图片 图3-8 壁面定义

右击 边界条件>插入边界条件,新建边界,设置Wall,需要分别设置边界名称、边界类型,如图所示;

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【AICFD案例教程】电机换热分析_第21张图片 图3-9 新建热流边界

双击求解>流动分析>交界面>Interface-INTERFACE_WALL_NETSUDENNTATSU,查看自动识别的交界面;

【AICFD案例教程】电机换热分析_第22张图片 图3-10 交界面设置

【AICFD案例教程】电机换热分析_第23张图片 图3-11 求解参数设置

双击 求解>求解控制,设置求解器启停条件,迭代步数等;

【AICFD案例教程】电机换热分析_第24张图片 图3-12 求解参数设置

右击报告表>面积分报告,设置监控出口平均温度。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第25张图片 图3-13 监控设置

四、初始化及求解计算

1)残差曲线与监控变量

双击 监控>残差曲线,选择查看监控曲线。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第26张图片 图4-1 监控曲线选择

2)初始流场设置

① 双击 求解>初始化,设置初始流场;

② 选择菜单栏 求解>初始化,初始化流场。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第27张图片 图4-2 初始化设置

【AICFD案例教程】电机换热分析_第28张图片 图4-3 初始化流场

3)求解计算

选择菜单栏 求解>求解>直接求解>串行,开始计算。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第29张图片 图4-4 运行求解器

【AICFD案例教程】电机换热分析_第30张图片 图4-5 选择求解模式

五、后处理

1)监控曲线

查看残差曲线。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第31张图片 图5-1 残差曲线

2)数据读取

双击树节点报告>流量&能量报告,选择域,选取面列表中目标部件,点击应用,读取结果数据。

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【AICFD案例教程】电机换热分析_第33张图片 图5-2 能量报告

3)求解结果更新及导入

单击菜单栏 求解>可视化结果,实现可视化求解结果更新,现版本计算完成后自动进行可视化求解结果。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第34张图片 图5-3 结果更新

4)可视化结果

① 压力云图

单击菜单栏后处理>云图,选取位置域和变量参数压力,设置等级参数256,点击应用,读取管道压力云图,可以看到在入口质量流量0.139kg/s的工况下流体管路的压力分布。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第35张图片 图5-4 压力云图

② 温度云图

单击菜单栏后处理>云图,选取位置域和变量参数温度,设置等级参数256,点击应用,读取管道温度云图,可以看到在入口质量流量0.139kg/s的工况下流体管路的温度分布。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第36张图片 图5-5 温度云图

单击菜单栏后处理>云图,选取位置域和变量参数温度,设置等级参数256,点击应用,读取发热面温度云图,可以看到该模型下,发热体的换热情况。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第37张图片 图5-6 温度云图

单击菜单栏后处理>云图,选取位置域和变量参数温度,设置等级参数256,点击应用,读取固体壁面温度云图,可以看到该模型下,固体盖板的换热情况。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第38张图片 图5-7 温度云图

③ 速度流线图

单击菜单栏 后处理>流线图,设置管道内速度流线图,可以看到在入口质量流量0.139kg/s的工况下流体管路的速度流线情况。

【AICFD案例教程】电机换热分析_第39张图片 图5-8 流线图

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