flow-3d应用简介--中文
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3D学习——3 算例1新建一个项目, & :\3D\\\,使用缺省选项,因为将引入其它形状作为固体, 1中坐标范围()为:X: 5.0~15.0, Y: 5.0~15.0, Z: 0.0~15.0的单位对3D来说是未知的,可能是英寸、英尺、毫米等,现在假设模型是(国际单位),那么流体或固体的属性都应该是的。
(这里有些糊涂,3D会使用文件中的单位么?)模拟的情况为从圆柱形底部入口向球形水箱内充水,计算域应该和此形状范围相近,略大一点但不能紧贴着形状边界。
底边界的位置和边界条件类型有关,如果入口处流速已知那么模拟多少入口长度没有关系,因为断面形状是固定的,但是如果特定位置的压力是已知的,那么要把边界放在该位置处因为压力会受入口长度的重力和粘性效应影响而变化。
建议计算域要大于最大几何尺寸的5%,底边界除外,可以小于5%,这样计算域底部和入口交叉,不会挡住水流,因此计算域定义为X: 4.95~15.05 Y: 4.95~15.05 Z: 0.05~15.05在的 1中按上面参数修改计算域尺寸,然后在 1上右键选择更新显示。
= 数= = ν= 数= = gΔρL^2/σ= 数= = ^2ρ/σU是特征流速,L是特征长度,g是重力加速度,ρ是密度,σ是表面张力系数。
这个问题中大约用100s充满水,冲水体积540立米,入口直径2m,入口流速为540/(100*π*1^2)=1.7,数为1.7*2/(1.06)=3.4e6由于数远大于1,因此惯性力比粘性力更重要,即不需要很密的网格考虑粘性力,也不需要指定粘性特性。
考虑表面张力影响的系数为= gΔρL2/σ = 9.8^2 * 1000 ^3 * (2m)^2/(0.073^2) = 5.4e5= 2ρ/σ = 2m * (1.7 )^2 * 1000 ^3 / (0.073^2) = 7.9e4可以看出表面张力也不需要考虑。
缺省网格在X、Z方向为10,Y方向为1。
Flow-3D在涂布设计的应用应用:滑动涂布法(Slide Coating)、Slot Coating、Two-layer Clot Coating、多层滑动涂布(Multi-layer Slider Coating)、浸涂(Dip Coating)、幕式喷涂层(Curtain Coating)、旋转涂布(Spin Coating)、凹版印刷(Gravure Printing)、辊式涂布(Roll Coating)、干燥(Drying)为什么选用Flow-3D?Flow-3D让工程师可以洞察涂布设计。
Flow-3D的模型模拟由于温度变化(马拉高尼效应)、热交换、蒸发、冷凝、溶质运输和密度驱动流动等引起的曲面张力梯度。
凹版印刷(单个凹版排空)启动涂布过程正确的启动过程是制造过程的关键。
Flow-3D模拟不连续的启动过程,节省材料成本并加速制造。
Flow-3D采用简单的结构网格及集成方法,如TruVOF和FAVOR,使得启动问题容易处理。
Wet-Start Slot CoatingSlotCoating的湿启动有助于湿过程的浪费。
采用Flow-3D,用户可以计算加速方法,而不引起模具上游的液体凝聚,改善性能并减少启动时间。
多层滑动涂布Flow-3D用于模拟多层涂布过程的多样性。
多层涂布可以一次涂多层。
使用Flow-3D,工程师可以保持内层一致,而不引起变形。
有助于确定windows的可操作性和质量,Flow-3D的可靠结果可以得到更快和更一直的涂布工艺。
Flow-3D模拟多层涂布模拟三层滑动过程,显示启动周期为30ms。
颜色表明液体粘度,从7到20cpoies(最低到最高用蓝色到红色),从模具曲面华夏2.2mm长。
优势:●瞬态、自由液面流动●带壁面附着的曲面张力●流体破碎和凝聚●移动、湿润和非湿润曲面●动态计算流体-固体接触线和接触角使用Flow-3D,你可以:●增加出产率●最小化浪费●避免产品缺陷●减低成本Wet-start of slot coating:Web speed:213.3cm/s能力:液滴碰撞(Droplet Impact)、曲面张力(Surface Tension)、动态接触角(Dynamic Contact Angles)、润湿性(Wettability)、非牛顿粘性(Non-Newtonian Viscosity)、溪流形成(Rivulet Formation)、颗粒(Particles)、蒸发残渣(Evaporation Residue)3D干燥仿真干燥是涂布过程的关键部分,一个好的涂布可能被干燥缺陷毁坏。
Flow-3d Cast v4.2操作指南冷式压铸铸造模拟中输出资料充型过程:观察填充顺序及流态获得的通过内浇口流量以及不同内浇口混合情况监测在浇道和型腔内的分流情况找出最大的浇口速度以及气蚀预测找出卷气和氧化渣的位置观察温度分布,找出是否存在冷料或浇不足或冷隔问题凝固过程:获得凝固时间监测热节发生的位置评估缩孔及缩松缺陷评估热应力及变形量重要文件输入文件(Navigator & Model Setup菜单)workspace_name.FLOW-3D_Workspace:项目管理PREPIN.sim_name:模拟的前处理文档geometry_name.STL: CAD数据、描述几何输出文件(Analyze菜单)FLSGRF.sim_name:求解结果(覆盖 prpgrf文件)报告和解决问题 (Diagnostics诊断菜单)PRPERR.sim_name & HD3ERR.sim_name:预处理和求解过程中错误和警告文本PRPOUT.sim_name & HD3OUT.sim_name:给出最详细信息HD3MSG.sim_name:求解过程中错误 &警告和运算时间的汇总REPORT.sim_name: PRPOUT & HD3OUT的版本信息软件用户界面介绍仿真管理器模型建立分析显示仿真管理器项目管理界面工作区与仿真的列表队列求解曲线模拟计算时修改运行参数仿真管理器-项目管理界面项目管理列表:工作区仿真分析档仿真分析管理队列列表:分析档排队区分析档完成区仿真管理器-工作区选项右键点击会弹出更多用户选项仿真管理器-仿真选项右键点击会弹出更多用户选项仿真管理器-仿真信息汇总队列汇总工作区文件和仿真文件放置目录位置仿真管理器-诊断(曲线显示)在模拟期间可看时间步长、填充率、金属体积、温度等。
警告按钮被启动,表示在预处理或求解过程产生警告。
仿真器管理-运行参数修改实时修改运行条件模型建立模型画面呈现区模型设定区快捷区鼠标功能左键:旋转中键:缩放右键:平移FLOW-3D Cast v4.2模型建立-金属材质模型建立-时间•之前分析结果当作初始条件进行继续分析•常用于热循环→充型→凝固→热变形常用选择结束条件时 间:热循环分析/充型分析/热变形分析 填充率:充型分析 固相率:凝固分析模型建立-模型-通用模型重力加速度大小和方向,默认为-Z方向热分析选项:金属内热传导计算,金属/模具的界面换热计算多孔介质阻力函数:过滤网模型计算气体模型:是否考虑背压计算模型建立-模型-铸造模型空蚀模型是预测速度过快造成对模具腐蚀问题粘性加热是计算半固态金属摩擦生热表面张力是常用于重力浇注,比如铝合金浇注,和铁合金浇注。
flow-3d在压铸模拟的应用引言模具设计是压铸生产的成功关键之一,过去我们主要依赖传统的经验来生产模具,对新设计概念的尝试,并怸重视,而且传统生产方式需要重复修改模具,模具加工周期较长。
在国外的先进压铸技术领域,三维模流和热场分析软件受到高度重视,它的好处是使工程师能够看到铸造时模具内部的真实流动和凝固情况,从而优化模具设计和工艺。
目前市场有怸少可供选择的金属铸造仿真软件,应用于不同的铸造工艺,如半固态、重力、低压、离心、挤压、消失模等。
和其它工艺不同,压铸的特点是高速的液态流动、壁厚比较平均,因此预测充填过程中产生的杂渣和卷气非常重要,但要准确预测并怸容易。
FLOW-3D 是Flow Science Inc.的软件产品,它用来模拟金属铸造的流动和热传导。
该软件是使用计算流体力学技术,直接读入三维计算机数据并进行计算。
由1985年推出迄今,在压铸仿真领域占有重要地位,创办人Dr. C.W. Hirt是计算流体力学研究领域的表表者,发表过众多重要着述,包括VOF自由流体表面跟踪法等。
软件介绍和其它压铸仿真软件比较,FLOW-3D在三方面有明显的优越性,第一方面是它独有的部分面积/体积表示方法(FAVOR),是使用有限差分/体积控制的数学模型,模具被细分成若干可计算的方形小块,FLOW-3D用将几何图形铸插入网格中。
用这种方法型腔被分成若干可计算单元,部分地阻塞它们的体积,这种网格剖分法要比传统的有限差分的结果要好,它令型腔内部的流动和热传导精度得到改善。
第二是Volume of Fluid(VOF)自由流体表面跟踪法,它是目前被广为采用的表面流体计算法。
在计算过程中,当流体元素分裂或聚合时,流体表面会自动出现、溶合或消失,这对计算高速流动状态最为适合。
Flow3D使用专利的TruVOF计算法,提供最完整精确的结果。
第三是使用独有的缺陷跟踪法(Defect Prediction Model),来判断缺陷的位置。
FLOW—3D持续简化工程师的仿真工作流程,使他们能够更快地设置模拟,避免常见的错误、识别输入数据、尽早发现丢失的输入参数、更快的通过后处理获取关键有用信息。
因此,FLOW-3D V11.1相比于V11。
0做了如下功能改进或增加:1。
通用应用功能改进(1)Active Simulation Control主动仿真控制:主动仿真控制功能允许仿真参数在计算的过程中根据用户定义的历史探针条件而自动变更。
比如运动物体的速度变化、边界条件的变化等。
(2)Batch postprocessing批量后处理:用户可批量定义一系列的显示或动画制作后处理,计算结束后或计算进行时即可自动执行。
在FLOW—3D Output窗口的右下方可启动批量后处理.(3)Report generation报告生成:批量后处理结束后可以生成HTML形式的报告.(4)flsgrf。
*文件编辑器:V11。
1版本可以对结果文件进行编辑,比如对结果文件合并、去除等。
在安装目录下的local 文件夹,有个grfedit。
bat或grfedit.sh文件,利用该文件即可进行结果文件的编辑。
(5)连接flsgrf.*文件:续接计算的flsgrf.*文件可以连接至源文件下,用以连续结果显示或动画制作。
(6)卷气模型:卷气模型新增加了一个选项,可以考虑卷入气体的可压缩性。
对于压力场存在显著变化的时候尤其要考虑卷气的可压缩性,比如高压铸造的充型过程。
(7)Cavitation model空化模型:V11.1版本中的空化模型能更好地解决到湍流引起的空化问题.增加了基于经验关系式空化核选项,补充现有的恒定速率方法.(8)固体组件燃烧模型:新增固体组件燃烧模型,用于火箭等航天器固体燃料推进剂的模拟,燃烧反应速率可以是当地气体压力的函数.(9)双流体相变模型:过冷模型已经添加到双流体气液流动当中,通过定义过冷温度常数,气体温度可以在冷凝发生前下降到饱和温度点以下.(10)液体/壁面接触时间:V11。