FloEFD参数研究（Parametric Study）指南（1）全面解析

FloEFD 参数研究（Parametric Study ）指南 (EFD.Lab V9.1) – 简易弹簧阀
Matt Milne, Mentor Graphics, Mechanical Analysis Division
31st March 2009
介绍
本指南旨在仿真水流通过简易弹簧阀，一个与室内散热器阀尺寸和外形类似的阀门来介绍
FloEFD 参数研究能力。组件中阀门位置通过匹配距离定义。液体通过阀门组件底部的入口
处流入，经旁侧的出口处流出。推动阀门打开的流体压力与一个弹簧相对立，弹簧的作用在
于推动阀门关闭。
组件包含弹簧零件只是为了说明组件结构不包含机械分析。另外，弹簧的作用在参数研究中
通过线性弹簧等式模拟：
FS=kx (Eq.1)
等式中：
FS =弹簧弹力
k=弹簧常量
x=弹簧压缩距离
说明：本指南仅为介绍 FloEFD 参数研究能力，所以指南中所用到的流动案例过于简单，也
许并不能代表真实的阀门。但是，指南中描述的流程却可以应用于类似的简单或者复杂的问
题上。
问题描述
Q1. 在何种位置时阀门所受弹簧压力和流体压力）处于平衡？
Q2. 当阀门处于该位置时，体积流率是什么？
假定阀门中对应弹簧的流动力根据线性弹簧等式 Eq.1.变化。对应流体的流动力，FF ，根据
一个未知的函数变化，比如：
FF=f(x) (Eq.2)
现在的问题是找到 Eq.1 和 Eq.2 （图1）系列同步等式的数学解。
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图 1 – 描述阀门弹簧和流体所受力之间等式的草图
通过手动插值的方法创建系列结构和获取大范围内阀门位置的流动解决方案都可以灵活地
解决问题。然而，对于大多数实际问题，手动方法显得沉闷并且过于耗费人工。相反，使用
FloEFD 的参数研究能力可自动完成项目。
指南
1. 打开 parametric_study/valve_assembly01.sldasm
2. 设置 body01 透明，注释阀门结构。重新设
置 body01 固体。
3. 使用 Front Plane 创建剖面图，显示组件内部。
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4. 在 Feature Manager 中扩大匹配。右击
Distance1 ，选择Edit Feature 。 海基科技
注意，匹配定义为两平面间的距离，一平面为
阀体另一为阀杆。
退出匹配定义，不需要保存任何修改。
5. 注意，在入口和出口已经分别创建了 LID1
和 LID2 。依次右击这两个元件并选择 海基科技
Show components。
6. 选择 Flow Analysis ，点击 Wizard 。创建一个新的结构命名为 param01 ，输入评论“Simple
spring valve demo – parametric study” （简易弹簧阀演示 – 参数研究）。点击 Next 。
7. 选择 SI 单位系统. 在 Main 中设置Temperature 单位为 Celsius (摄氏) 。在 Loads & Motion
中设置Volume flow rate 单位为 Milliliter/second(cm^3/s) (毫升/秒) 。点击Next 。
8. 保留 Analysis Type 选项的默认设置（Internal, Exclude cavities without flow海基科技 conditions,
Reference axis = X ）。点击Next 。 海基科技
9. 设置 Water 为默认流体，点击Next 。 海基科技
10. 再次点击 Next ，接受默认Wall Conditions 设置。 海基科技
11. 再次点击 Next ，接受默认 Initial Conditions 设置。
12. 设置 Result resolution slider bar 为 4 ， 点击
Finish ，完成 Wizard 。
13. 注意，FloEFD 围绕整个模型自动创建计算 海基科技
域。所以，当模型对称，平面 Z=0 后，我
们可以利用对称特性减少计算量。
选择 FloEFD analysis tree, 右击 Computational 海基科技
Domain, 选择 Edit Definition…
在 Size 栏设置 Z max =0.0m 。
在 Boundary Condition 栏 设 置 Symmetry
boundary condition(对称边界条件) 为 Z Max 。
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