前面的内容中,猫亮设计介绍了如何使用Flow simulation自由面动态模拟流动的水,在这个流体仿真分析的例子中主要介绍了自由面以及瞬态流体仿真分析的使用方法。
今天,我们将在瞬态流体仿真分析的基础上加入热力学分析的内容,关于solidworks中热力学的分析在前面的内容《SW热力学仿真分析实例教程-零件之间的热传递计算》中介绍了solidworks simulation中如何分析热传递以及在simulation中分析热传递的局限性(对流系数难以确定)。
下面我们用一杯在空气中静置的热水的冷却过程做为这次分析的例子,用这个例子来分析一下流体的瞬态热传递过程。
模型建立
这个模型很简单,由两个实体组成,外部实体为玻璃杯,内部实体为水。
流体仿真分析
建立算例
勾选固体内热传导、瞬态分析(设置瞬态分析时间为10秒;根据模型全局坐标设置重力的方向;这个例子是两相流体分析需要勾选自由面。
设置本例中用到的空气和水两种流体。
由于本例中需要计算固体热传导,这里需要定义固体的材料,这里的预定义材料都已经内置了材料密度、热导系数、熔点等等参数,我们无需对材料设置额外的参数。
为了加快水杯中水的散热速度,这里对Y方向添加2m/s的空气流动速度。
边界条件设置
鼠标右点输入数据,在计算控制选项中保存内勾选瞬态浏览器中的周期性,参数中确认温度选项被选中,这样瞬态计算的数据就会被保存下来,在计算结果中我们就可以查看瞬态数据了。
为了简化计算,提高计算速度,在计算域中我们采用2D简化的方式将计算域设置在XY平面内。
在固体材料选项中选择杯子,将材料定义为玻璃。
添加一个初始条件,将建模中水的模型指定为水,流动参数均设置为0,并给定初始温度80度,换算开尔文温度为353K。
目标设置宏插入一个流体的平均温度。
全局网格为默认,插入局部网格设置,选择水的实体模型细化网格等级设置为3级。
计算结果
在20度空气强制对流的情况下,经过10秒,水的温度下降了2度。