SOLIDWORKS Flow Simulation工程實例詳解

本書從行業應用的角度出發，闡述了不同工程行業模擬的相關知識點，並結合具體的產品模型來說明如何使用SOLIDWORKSFlowSimulation實現這些行業的分析需求。

本書分為兩大部分，共12章。第一部分（第1、2章）介紹流體力學與計算流體動力學的基本理論和概念，以及SOLIDWORKSFlowSimulation軟體技術特點與元件簡化模型。第二部分（第3~12章）簡要介紹閥門內流場、汽車外流場、換熱器、旋轉設備、電子設備散熱、電感線圈焦耳熱、LED照明燈具、醫療器械、粒子分離設備和室內空間流場等模擬的知識要點，並使用典型的產品三維模型來詳細描述SOLIDWORKSFlowSimulation的操作過程以得到關鍵的結果參數。在每一章的結尾，還給出了作者使用軟體工具的經驗總結和建議。本書可作為製造業企業工程師的培訓教材，也可作為模擬諮詢行業人員的技術參考手冊。

第1章流體力學與CFD基礎1
1.1流體介質屬性1
1.1.1連續介質假設1
1.1.2壓力、密度、比重、比容2
1.1.3壓縮性、黏性4
1.1.4理想氣體、真實氣體6
1.2流體運動6
1.2.1連續方程6
1.2.2動量方程7
1.2.3能量方程7
1.2.4層流和湍流8
1.2.5邊界層9
1.2.6超聲速流動10
1.3計算流體動力學10
1.3.1有限體積法11
1.3.2網格11
1.3.3非牛頓流體數值模型14
1.3.4湍流模型16
1.4流體測量基礎17
1.4.1壓力測量儀器17
1.4.2流量測量儀器17
1.4.3速度測量儀器18
1.5小結與討論18

第2章FlowSimulation簡介19
2.1FlowSimulation軟體知識19
2.1.1FlowSimulation的前世今生19
2.1.2FlowSimulation軟體模組20
2.1.3FlowSimulation專案檔案結構21
2.1.4目標22
2.1.5修正壁面函數24
2.1.6湍流k?ε模型24
2.1.7計算域25
2.1.8邊界條件26
2.1.9流動凍結27
2.1.10行程與反覆運算27
2.2FlowSimulation元件簡化模型與設置27
2.2.1風扇27
2.2.2多孔板30
2.2.3多孔介質32
2.2.4印刷電路板35
2.2.5輻射表面36
2.2.6接觸熱阻37
2.2.7散熱器39
2.2.8熱接點40
2.2.9熱導管40
2.2.10熱電冷卻器41
2.2.11雙熱阻43
2.3小結與討論44

第3章閥門內流場模擬45
3.1行業知識45
3.1.1流量係數45
3.1.2流阻係數46
3.2模型描述46
3.3模型設置47
3.3.1分析前的整體考慮47
3.3.2操作過程48
3.4模型新、克隆與配置58
3.4.1創建新的配置58
3.4.2重新提交計算59
3.4.3創建不同角度的多個配置59
3.5小結與討論：原始模型與CFD模擬模型59

第4章汽車外流場模擬61
4.1行業知識61
4.1.1阻力係數61
4.1.2風洞試驗61
4.2模型描述62
4.3模型設置63
4.3.1投影面積設置63
4.3.2CFD模型設置64
4.4後處理與結果解讀71
4.5自我調整網格72
4.5.1手動自我調整細化73
4.5.2基於結果的自我調整網格73
4.6小結與討論：穩態和瞬態問題74

第5章換熱器模擬75
5.1行業知識75
5.1.1傳熱係數76
5.1.2傳熱量76
5.1.3傳熱面積76
5.1.4努塞爾數76
5.2共軛傳熱76
5.3模型描述76
5.4模型設置77
5.5後處理與結果解讀84
5.6小結與討論：網格對結果的影響85

第6章旋轉設備模擬87
6.1行業知識87
6.1.1風機主要技術參數87
6.1.2水泵主要技術參數87
6.2旋轉物體的類比方法89
6.2.1移動壁面邊界條件89
6.2.2MRF旋轉參考坐標系89
6.2.3瞬態滑移網格90
6.3模型描述91
6.4模型設置91
6.5後處理與結果解讀96
6.6小結與討論：加快計算收斂的方法97

第7章電子設備散熱模擬99
7.1行業知識99
7.1.1晶片封裝類型99
7.1.2電子行業散熱模擬101
7.2電子冷卻模組102
7.3模型描述102
7.4模型設置103
7.5後處理與結果解讀110
7.6CircuitWorks113
7.7小結與討論：內流場與外流場的選擇115

第8章電感線圈焦耳熱模擬116
8.1模型描述116
8.2模型設置116
8.3後處理與結果解讀122
8.4小結與討論：電場相關問題124

第9章LED照明燈具模擬125
9.1模型描述125
9.2模型設置125
9.3後處理與結果解讀130
9.4參數研究131
9.5小結與討論：傳熱模式的選擇133

第10章醫療器械模擬134
10.1模型描述134
10.2模型設置134
10.3後處理與結果解讀139
10.4流體混合與自由液面139
10.5小結與討論：初始條件140

第11章粒子分離設備模擬144
11.1行業知識144
11.2模型描述145
11.3模型設置145
11.4後處理與結果解讀150
11.5粒子研究與示蹤物研究152
11.6小結與討論：即時耦合與順序耦合153

第12章室內空間流場模擬155
12.1HVAC模組155
12.1.1輻射模型155
12.1.2人體舒適度因數158
12.1.3擴展的工程資料庫160
12.1.4示蹤物研究161
12.2模型描述162
12.3模型設置163
12.4後處理與結果解讀166
12.5小結與討論：警告資訊168
參考文獻173