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定義工程目標(biāo)
1. 右擊 EFD.Lab 分析樹 Goals 圖標(biāo)并且選擇 Insert Surface Goals。
2. 點(diǎn)擊 EFD.Lab Analysis Tree 頁并且點(diǎn)擊 Inlet Mass Flow 1 項(xiàng)，選擇被應(yīng)用目標(biāo)的表面。
3. 在Parameter 表格中在 Static Pressure這一行勾選Av框。已經(jīng)勾選了 Use for Conv 框意味著創(chuàng)建的目標(biāo)將用于收斂的控制。
如果對(duì)于一個(gè)目標(biāo)而言 Use for Conv沒有被勾選，那它不會(huì)影響這個(gè)任務(wù)終止標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)目標(biāo)可以用于監(jiān)測(cè)某些參數(shù)，從而給你一些模型中關(guān)于計(jì)算進(jìn)行中的額外信息。當(dāng)然這不會(huì)影響仿真的結(jié)果和總的計(jì)算時(shí)間。
4. 點(diǎn)擊 OK 。新的 SG Av Static Pressure 1項(xiàng)出現(xiàn)在 EFD.Lab 分析樹中。
工程目標(biāo)是一些用戶感興趣的參數(shù)。設(shè)定目標(biāo)實(shí)質(zhì)上是向 EFD.Lab 傳達(dá)一種信息，你想得到什么樣的分析結(jié)果和減少 EFD.Lab 獲取仿真結(jié)果時(shí)間的一種方法。通過設(shè)定一個(gè)變量作為項(xiàng)目的目標(biāo)，你傳達(dá)給 EFD.Lab 一些關(guān)于變量的信息，告訴它在關(guān)注的時(shí)間段內(nèi)這些變量收斂是相當(dāng)重要的 (選擇變量作為目標(biāo))并且對(duì)于那些未被選擇的變量精度可以適當(dāng)放寬一些。可以對(duì)整個(gè)求解域設(shè)定目標(biāo)(全局目標(biāo))， 在某個(gè)選擇的體積內(nèi) (體積目標(biāo))，在一個(gè)選擇的表面區(qū)域 (表面目標(biāo))，或者在某個(gè)確定點(diǎn) (點(diǎn)目標(biāo))。此外， EFD.Lab 可以對(duì)某個(gè)設(shè)定目標(biāo)計(jì)算平均值，最小值和最大值。當(dāng)然，你也可以通過包含有基本數(shù)學(xué)函數(shù)以現(xiàn)有目標(biāo)作為變量的方式來設(shè)定一個(gè)方程目標(biāo)。這個(gè)方程目標(biāo)可以計(jì)算你所感興趣的參數(shù)（例如：壓降）并且可在項(xiàng)目中保存這些信息，以便日后的參考。
點(diǎn)擊 File，Save。
求解
1. 點(diǎn)擊 Flow Analysis， Solve， Run。
勾選 Load results 意味著當(dāng)計(jì)算完成之后結(jié)果會(huì)被自動(dòng)的載入。
2. 點(diǎn)擊 Run。
在一臺(tái)普通的PC機(jī)上，這一求解的過程應(yīng)該少于1分鐘。
監(jiān)測(cè)求解過程
這是監(jiān)測(cè)求解對(duì)話框。在左面窗口中顯示了求解過程的每一階段的列表。在右面顯示了網(wǎng)格的信息和仿真分析時(shí)候的一些警告。當(dāng)出現(xiàn)“A vortex crosses the pressure opening”的警告語句時(shí)候，不要感到驚訝。我們會(huì)在后面的章節(jié)中進(jìn)行解釋。
1. 在求解開始并且進(jìn)行了若干次迭代計(jì)算之后。(關(guān)注信息窗口中的迭代曲線)，點(diǎn)擊 Solver 工具欄上的Suspend 按鈕。
我們之所以要使用暫停按鈕，主要是因?yàn)楫?dāng)前我們仿真的例子太過于簡(jiǎn)單，計(jì)算仿真的時(shí)間可能相當(dāng)?shù)亩�，使你沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)果監(jiān)測(cè)。通常情況下，你可以使用監(jiān)測(cè)工具而不必進(jìn)行暫停。
2. 點(diǎn)擊 Solver 工具欄上的 Insert Goal Plot 。Add/Remove Goals 對(duì)話框會(huì)出現(xiàn)。
3. 在Slecet goals中選擇 SG Average Static Pressure 1 并且點(diǎn)擊OK。
這是目標(biāo)對(duì)話框并且羅列了先前創(chuàng)建的每一個(gè)目標(biāo)。在這里你可以看到每一個(gè)目標(biāo)的當(dāng)前值和圖形，此外也可以看到當(dāng)前所做的計(jì)算占總計(jì)算量的百分比。但這一值是估計(jì)值，通常情況下會(huì)隨著時(shí)間的推移這一百分比的值都會(huì)增加。
4. 點(diǎn)擊 Solver 工具欄上的Insert Preview 。
5. 這是 Preview Settings 對(duì)話框。從 Plane name 列表中選擇任何平面并且點(diǎn)擊OK ，將會(huì)在平面上創(chuàng)建一個(gè)結(jié)果預(yù)覽平面。對(duì)于這個(gè)模型 Plane 2這一平面很適合作為預(yù)覽的平面。
這個(gè)預(yù)覽功能可以在計(jì)算運(yùn)行的時(shí)候就觀察結(jié)果。這有助于確定是否正確的定義了所有的邊界條件以及使人直觀的看到在求解初期的仿真結(jié)果。在仿真運(yùn)行開始階段，其結(jié)果可能是劇烈變化。但隨著迭代計(jì)算的進(jìn)行，變化將趨于平穩(wěn)且結(jié)果將達(dá)到一個(gè)收斂值。這個(gè)仿真結(jié)果能以輪廓線，等值面和矢量形式顯示。
6. 再次按下 Suspend 使求解繼續(xù)。
7. 當(dāng)求解完成，通過點(diǎn)擊 File，Close 來關(guān)閉監(jiān)測(cè)。
調(diào)整模型透明度
點(diǎn)擊 Flow Analysis，Results，Display，Transparency 并且設(shè)置模型的透明度為 0.75。
對(duì)于結(jié)果分析的第一步是產(chǎn)生一個(gè)透明的幾何體，稱之為透明體。通過這種方式你可以方便的看到與幾何體相關(guān)的切面云圖。
切面云圖
1. 右擊 Cut Plots 圖標(biāo)并且選擇 Insert。
2. 定義一個(gè)平面，選擇Plane 2 切平面。 在特性管理樹中選擇 Plane 2。
3. 點(diǎn)擊 OK 。
這是你應(yīng)該看到的切平面圖。
一個(gè)切平面圖顯示了這一個(gè)平面上的所有結(jié)果。這個(gè)結(jié)果可以是以輪廓線，等值線或者矢量的形式顯示，當(dāng)然也可以是上述任意幾種顯示方式的組合 (例如：輪廓線加矢量)。
4. 如果你想訪問這個(gè)平面圖的其他設(shè)置，你可以雙點(diǎn)顏色標(biāo)尺或者右點(diǎn)擊 Results 圖標(biāo)選擇View Settings。
在這些觀察設(shè)置對(duì)話框中你可以對(duì)每一個(gè)云圖類型進(jìn)行全局改變。其中一些選項(xiàng)是: 改變顯示的參數(shù)和顏色標(biāo)尺中使用的顏色數(shù)目。學(xué)習(xí)這些選項(xiàng)功能的方法就是實(shí)踐。
5. 對(duì)一個(gè)矢量平面圖改變輪廓切面。右點(diǎn) Cut Plot 1 圖標(biāo)并且選擇 Edit Definition 。
6. 在云圖定義中清除 Contours 選擇Vectors 。
7. 點(diǎn)擊 OK 。
這是你應(yīng)該看到切面圖。
在觀察設(shè)置對(duì)話框中可以在矢量頁中放大矢量的大小。同樣可以在切平面對(duì)話框的設(shè)置頁中控制矢量的空間。注意：在圓球的銳利角處流動(dòng)必須得到引導(dǎo)。我們的設(shè)計(jì)改變就是聚焦在這些特征上。
表面云圖
右點(diǎn) Cut Plot 1 圖標(biāo)并選擇 Hide。
1. 右點(diǎn) Surface Plots 圖標(biāo)并選擇 Insert。
2. 勾選 Use all faces 。
對(duì)于表面云圖和切面云圖有相類似的基礎(chǔ)選項(xiàng)，可以進(jìn)行任意的不同云圖的結(jié)合使用。
3. 點(diǎn)擊 OK 會(huì)得到如下表面云圖。
這個(gè)云圖顯示了所有與流體接觸面上壓力的分布圖。你也可以選擇一個(gè)或多個(gè)面，用于表面顯示。另外這些面可以不是平面。
等值面
右擊 Surface Plot 1 圖標(biāo)并且選擇 Hide。
1. 右擊 Isosurfaces 圖標(biāo)并且選擇 Show ，這時(shí)將出現(xiàn)這個(gè)云圖。
EFD.Lab 對(duì)某一具體變量設(shè)定了一個(gè)常值從而創(chuàng)建了一個(gè)3維的等值面圖。通過 Isosurfaces下的View Settings 對(duì)話框可以改變這個(gè)變量和設(shè)定的值。
2. 右擊 Results 圖標(biāo)且選擇 View Settings 進(jìn)入對(duì)話框。
3. 選擇 Isosurfaces 頁。
4. 檢查對(duì)話框中的選項(xiàng)。嘗試做兩個(gè)改變，首先點(diǎn)擊 Use from contours 從而使等值面以相應(yīng)壓力值的顏色顯示，這個(gè)類似于輪廓圖。
5. 其次在滑動(dòng)條的另外一個(gè)位置進(jìn)行點(diǎn)擊， 注意此時(shí)出現(xiàn)另一個(gè)滑動(dòng)條。這個(gè)滑動(dòng)條可以通過按住并且拖拉出對(duì)話框來使其消失。
6. 點(diǎn)擊 OK。
7. 點(diǎn)擊 Flow Analysis，Results，Display，Lighting。
對(duì)一個(gè)3維的輪廓應(yīng)用燈光可以更為清晰的看到其外形輪廓。
你應(yīng)該看到一個(gè)與下圖類似的輪廓圖。
等值圖是精確的確定3D區(qū)域一個(gè)有用的方式，在圖上顯示了確定的壓力，速度和其他參數(shù)。
流動(dòng)跡線圖
右點(diǎn) Isosurfaces 圖標(biāo)并且選擇 Hide 。
1. 右擊 Flow Trajectories 圖標(biāo)并且選擇 insert。
2. 在分析樹點(diǎn)擊Static Pressure1 項(xiàng)，其目的是選擇出口 LID_2 蓋的 inner 表面。
3. 設(shè)置 Number of trajectories 為16。
4. 點(diǎn)擊 OK ，跡線圖將如下圖所示。
使用流動(dòng)跡線圖你可以顯示流線。流動(dòng)跡線圖提供了一個(gè)良好的3D流動(dòng)圖形。你可以通過輸出數(shù)據(jù)到Excel中來觀察變量是如何隨著跡線方向改變的。
對(duì)于這個(gè)跡線圖我們選擇了出口蓋作為平面 (任何的平面都可以選擇)因此每一個(gè)跡線會(huì)穿過所選擇的面。通過在 View Settings 對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置這個(gè)跡線也可以被賦予顏色。注意這個(gè)跡線是通過整個(gè)出口蓋子的。這就是為什么在計(jì)算時(shí)候出現(xiàn)警告的原因。EFD.Lab會(huì)自動(dòng)警告我們不合適的分析，這就是我們不一定非要是CFD專家的原因。當(dāng)流動(dòng)進(jìn)入和流出同一個(gè)開口，仿真結(jié)果的精度會(huì)變得很差。為了防止這種情況，通常是對(duì)模型增加一個(gè)元件 (一個(gè)延伸到求解域的管子)這樣漩渦就不會(huì)發(fā)生在開口的地方。
XY 圖
右點(diǎn) Flow Trajectories 1 圖標(biāo)并選擇 Hide。我們想顯示壓力和速度沿著閥的變化。我們已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)包含若干條線的草圖。
這個(gè)草圖的創(chuàng)建不必事先就做，你可以在分析完成之后再創(chuàng)建草圖線。觀察一下模型樹中的草圖1。
1. 右擊 XY Plots 圖標(biāo)并選擇 Insert。
2. 選擇 Velocity and Pressure 作為物理Parameters。從模型樹中選擇 Sketch1。
保持所有的選項(xiàng)都是默認(rèn)值。
3. 點(diǎn)擊 OK。 微軟的 Excel 將會(huì)同時(shí)打開速度和壓力兩個(gè)圖表。其中一個(gè)圖表如下所示。你可以在不同的頁中切換，從而觀察每一個(gè)圖表。
XY 圖可以讓你看到沿著草圖線的結(jié)果，這個(gè)數(shù)據(jù)被直接輸入到Excel中。
表面參數(shù)
Surface Parameters 是用于確定模型任何與流體接觸面上壓力，應(yīng)力，熱流和其他許多參數(shù)的一個(gè)功能。對(duì)于這類分析，從閥門的入口到出口的平均壓降值可能是非常有價(jià)值的。
1. 右擊 Surface Parameters 圖標(biāo)并選擇Insert 。
2. 在 EFD.Lab 分析樹中， 點(diǎn)擊Inlet Mass Flow1 項(xiàng)，其目的是選擇 LID_1 蓋入口的 inner 表面。
3. 點(diǎn)擊 Evaluate 。
4. 選擇 Local 頁。
在入口處的平均靜壓值顯示為 128478 Pa。 我們已經(jīng)知道在出口處的靜壓值是 101325 Pa 因?yàn)橄惹拔覀円呀?jīng)定義了出口處的邊界條件。所以通過這個(gè)閥門的平均靜壓降大約為 27000 Pa。
5. 關(guān)閉 Surface Parameters 對(duì)話框。
分析球形部分中一個(gè)設(shè)計(jì)變量
這一章節(jié)的目的是顯示如何方便快捷的分析一個(gè)設(shè)計(jì)變量。這個(gè)變量可以是不同的幾何外形，新的特征，裝置的一個(gè)新的零件！這是 EFD.Lab 軟件的核心功能并且這可以使設(shè)計(jì)工程師快速方便的確定哪一個(gè)設(shè)計(jì)是具有良好的效果，哪一個(gè)設(shè)計(jì)不會(huì)產(chǎn)生積極的作用。對(duì)于這個(gè)例子，我們看到兩個(gè)銳利的邊緣將影響通過閥門的壓降。如果這方面沒有作用的提升，那這就沒有必要花費(fèi)額外的制造費(fèi)用。
利用定義管理樹，創(chuàng)建一個(gè)新的定義。
1. 右擊管理樹的根目錄選擇 Add Configuration。
2. 在 Configuration Name框中輸入 Project 2。
3. 點(diǎn)擊 OK 。
4. 在特征管理樹中，右擊Ball 并且選擇 Open Part。一個(gè)新的 Ball.SlDPRT 出現(xiàn)。
使用管理樹創(chuàng)建一個(gè)新的定義。
1. 右擊管理樹的根目錄并且選擇 Add Configuration。
2. 命名新的定義為 1.5_fillet Ball.
3. 點(diǎn)擊 OK 。
4. 對(duì)如圖顯示的面增加一個(gè)1.5mm的倒角。
5. 返回到組件窗口并且在出現(xiàn)的消息窗口中選擇Yes。右擊特性管理設(shè)計(jì)樹中的Ball 項(xiàng)并且選擇 Component Properties。
6. 在 Component Properties對(duì)話框底部改變 Ball 零件為新倒角的。
7. 點(diǎn)擊 OK 確認(rèn)并且退出對(duì)話框。
現(xiàn)在我們用新的1.5_fillet ball 來替代先前的 ball。我們所要做的就是重新對(duì)組件進(jìn)行求解并且比較兩種設(shè)計(jì)的結(jié)果。為了能與先前的模型結(jié)果進(jìn)行比較，第二個(gè)模型的球閥開度必須和第一個(gè)模型相一致。在這個(gè)例子中我們不需要改動(dòng)。
8. 通過定義管理樹激活 Project 1。對(duì)于出現(xiàn)的消息框選擇 Yes。
復(fù)制項(xiàng)目
1. 點(diǎn)擊 Flow Analysis， Project， Clone Project。
2. 點(diǎn)擊 Add to existing。
3. 在 Existing Configuration list 選擇 Project 2。
4. 點(diǎn)擊 OK。對(duì)于之后出現(xiàn)的消息框都選擇 Yes 。
現(xiàn)在我們已經(jīng)選擇的 EFD.Lab 項(xiàng)目被增加到已經(jīng)改變了幾何狀況的項(xiàng)目中。所有我們輸入的數(shù)據(jù)都被復(fù)制，所以我們沒有必要定義我們的出口和目標(biāo)。邊界調(diào)經(jīng)安可以被改變，刪除或增加。
依據(jù)先前所描述的求解步驟進(jìn)行求解，同時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行觀察。
分析 EFD.Lab 應(yīng)用中的一個(gè)設(shè)計(jì)變量
在先前的章節(jié)中，我們研究分析了如何對(duì)不同幾何體進(jìn)行結(jié)果的分析。你可能想在同一個(gè)幾何體中運(yùn)行一系列不同的流量。在這一章節(jié)中，展現(xiàn)了如何快速方便的做到參數(shù)化研究這一點(diǎn)。這里我們計(jì)劃改變質(zhì)量流為 0.75 kg/s。
激活 PROJECT1
1. 通過點(diǎn)擊 Flow Analysis， Project， Clone Project。
2. 鍵入 Project 3 作為新項(xiàng)目的文件名并且點(diǎn)擊OK。
EFD.Lab 現(xiàn)在創(chuàng)建了一個(gè)新的設(shè)定配置。所有我們輸入的數(shù)據(jù)都被復(fù)制，所以我們沒有必要再次定義出口和目標(biāo)。邊界條件可以進(jìn)行改變，刪除或增加。在改變?nèi)肟诹髁繛?.75 kg/s之后，你應(yīng)該準(zhǔn)備進(jìn)行再次求解。請(qǐng)按照先前所描述的步驟進(jìn)行求解和結(jié)果的觀察。
想象一下自己就是這個(gè)球閥的設(shè)計(jì)師。你會(huì)如何考慮來確定球閥的設(shè)計(jì)？如果你不得不確定花費(fèi)了額外費(fèi)用的改動(dòng)設(shè)計(jì)是否會(huì)帶來相應(yīng)的利益，你會(huì)怎么辦？工程師無法避免的每天都在考慮這些問題，現(xiàn)在 EFD.Lab 軟件就可以幫助工程師們解決此類難題。每一位工作中涉及到流體流動(dòng)和熱交換的設(shè)計(jì)工程師都應(yīng)該使用 EFD.Lab 來驗(yàn)證他們?cè)O(shè)計(jì)想法的正確性，與此同時(shí)也大大縮短了整個(gè)設(shè)計(jì)周期。
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