FloEFD热仿真分析之基础设置（二）

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了使用FloEFD软件进行流体动力学分析的过程，包括设置流体、固体、壁面条件以及初始和环境条件等步骤。其中，流体设置需要考虑气体中所含凝结水蒸气的问题，可以通过设置相对湿度得到目的；固体设置则需要指定材料属性，包括密度、比热、热导率和电导率等；壁面条件则需要选择默认的壁面发射率，对于室内产品建议选择白体壁面，对于室外产品建议选择黑体壁面；初始和环境条件则需要指定热动力参数、速度参数、湍流参数和固体参数等。文章最后强调了理论指导的重要性，并提醒用户即使平时只使用部分功能，也应该对其他功能有所了解，以备不时之需。

接着上一期的向导设置

4、向导-默认流体

进入默认流体窗口，可以更改流体的类型，也可以新建、添加、移除流体物质。FloEFD自带的工程数据库里的流体类型还是比较全面的，涵盖了气体、液体、非牛顿液体、可压缩液体、真实气体、蒸汽和可燃混合物七大类。单击对应流体前的+可显示所有可用的流体，列出的流体一般足够分析使用，如果发现没有所需的流体，可以新建流体。以气体为例，输入比热比、分子质量、动力粘度、比热和导热率，即可完成新流体的创建。

流体类型说明：

气体：是指理想气体，包括高马赫数流体。

液体：是指牛顿粘性不可压缩理想流体，任一点的剪应力都同剪切变形速率呈线性关系的流体。

非牛顿液体：是指不满足牛顿粘性定律的理想流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。

可压缩液体：具有可压缩性的液体，实际流体都是可压缩的，然而很多流动流体的密度变化很小可以忽略。

真实气体：通过温度、压力等多种参数计算真实气体的行为，适用于气体接近气液相变或者高于临界点时的情况，此时分子间力的增加导致理想气体状态方程无**确描述气体行为，但不考虑相变。

蒸汽：即水蒸气，主要用于分析涉及到水蒸气及其体积凝结的工程问题和项目流体的物理属性的相应变化，这是种专门预定义的流体，用户无法修改且无法新建。如果考虑气体中所含凝结水蒸气的问题，可以通过设置相对湿度得到目的。

可燃混合物：一般包含燃料和氧化剂，此功能只能用于Advanced CFD，此处不加以讨论。

操作：双击或者选中后点击添加流体列表上流体，在项目流体里就会列出分析中所使用的流体。若选中流体名称后的复选框（选中两个及以上的流体则为混合物），则该流体设置为默认流体，并会分配给分析中的所有流体区域，其他未选中的非默认流体可分配给流体子域。

注：允许同一个项目中分析多大十种不同流体的流动，也可以分析流体混合物，但混合物必须是相同类型的流体，如气体与气体，不能气体与液体；针对不同类型的流体，流体区域必须要用固体分隔开；非牛顿液体和可压缩液体只能考虑层流流动（下面会具体介绍）；流体子域的流体只能在项目流体的列表中选取；

操作：针对流体，还可以指定流特征。流动类型有层流、湍流或者层流和湍流三种，可对应选择所需的流动特性。软件默认选择层流和湍流，会自动进行流体流态的判别，但相应的计算时间变长。如果考虑水蒸气相对湿度的影响，可选中湿度复选框。

自然界中的流体流动状态主要有层流和湍流两种。层流，顾名思义是指流体在流动过程中各层之间没有相互掺混。湍流是指流体在流动过程中各层之间相互掺混，并且在垂直于主流流动方向上有分速度产生。可通过计算雷诺系数来判断，实际情况下，湍流的情况更多些。另外，对于自然散热而言，湍流可增加换热量，所以可以通过设计小特征来打乱原来层流状态。

5、向导-默认固体

操作：在预定义固体列表中选择默认固体，只要项目中未指定材料的零部件软件都是设置为默认固体。如分析所需的材料不包含在内，可点击新建，设置密度、比热、热导率、电导率等。分析中考虑辐射，单击默认固体右边的辐射透明度设置，可选择透明或者不透明。只要分析项目中未指定固体材料组件都赋予默认固体属性。

材料属性说明：

密度、比热、热导率和电导率可直接查询相关的材料属性，注意，虽然散热分析关键是材料的导热率，但不要忽视比热的影响，尤其热源集中或梯度大的情况。当材料为各项异性时，分别设置各方向的导热率。

辐射属性主要是针对透明、不透明或者半透明材料的区分。可通过吸收系数和折射率确定，透明即对辐射完全透明，不反射或者吸收任何辐射；不透明对辐射不透射或吸收；半透明处于两者之间；

5、向导-壁面条件

操作：选择默认壁面辐射表面的辐射属性，对于非透明体，其表面的发射率是不同。可选择默认的壁面发射率，对于室内产品，此处建议选择白体壁面，对于室外产品，建议选择黑体壁面，若不参与辐射，则选择无辐射。当然，分析模型中具体每个零部件的辐射可以通过【辐射表面】设置。另外，可输入粗糙度具体数值，可认为粗糙的表面能增加壁面的表面积，从而会增加壁面对流和辐射热量。

参数说明：

特殊情况，如果吸收全部辐射，则为黑体（黑体不一定是黑色的，同时也会发出辐射），如果反射所有辐射，则为白体，如果全部透过，则为透明体。这三种模型都是理想模型，现实生活中不存在绝对的黑体、白体或者透明体。黑体辐射的发射率为1.0，白体辐射的发射率为0。

粗糙度是应用于模型壁面的粗糙度值，由表面上随机分布的凹痕的形状决定，指定粗糙度大小可使壁面更接近真实壁面。

6、向导-初始条件和环境条件

参数定义有用户定义和传递两种，传递是指从已有的FloEFD项目或者结果文件（.fld）调入初始条件和环境条件。用户定义则需要指定热动力参数、速度参数、湍流参数和固体参数。

热动力参数：可选择压力、温度和密度的两两组合（如果液体，就只有压力和温度），并输入对应的值，压力跟海拔有关，温度根据工况而定。一般会选中压力势后的复选框，尤其考虑重力效应的时候。

速度参数：是指分析模型以一定的速度运动，当研究运动物体时，可设置各方向上的速度分量。

湍流参数：软件会自动识别湍流参数，一般默认即可，如仅层流，就无此项设置。

固体参数：指定初始固体温度的值。

至此，完成了向导的所有设置。当然，在项目分析过程中发现有变化或者考虑不同的工况，可后期在【常规设置】里修改。

7、小结

一个向导下来，涉及的理论知识不少，本人只能稍加解释。在此过程中，越来越觉得理论指导的重要性。软件的功能是比较全的，也许我们平时只用其中的一部分功能，其他用的不多的功能至少留点印象，以待不时之需。