Flow Simulation 2016 Tutorial [PDF]

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SOLIDWORKS FLOW SIMULATION 2016



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Contenido



........................................................................................................Lista de ........................................................................................................ característicasFL-1.............................................................................. Primeros pasos Diseño de válvulas de bola Apertura del............................................................................................. modelo A1-1 de............................................................................................................. SOLIDWORKS....................................................................................... Creación de un proyecto de...................................................................... simulación ................................................................................................................. de flujo A1-2 ................................................................................................................. Especificación de..................................................................................... las condiciones ................................................................................................................. de límite ................................................................................................................. A1-5 Especificación del.................................................................................... objetivo de ingeniería................................................................................................. A1-7 Especificación de..................................................................................... la configuración de....................................................................................... malla .................................................................................................................



A1-8



Ejecución................................................................................................. del cálculo......................................................................................................A1-8 Monitoreo................................................................................................. del Solver.......................................................................................................A1-9 Ajuste de la............................................................................................. transparencia del.......................................................................................................... modelo A111........................................................................................................... Flow Simulation 2016 Tutorial



i



Visualización.......................................................................................... de parcelas de ............................................................................................................... corte A1-11 ............................................................................................................... Visualización.......................................................................................... de parcelas de ............................................................................................................... superficie ...............................................................................................................A1-14 Visualización de..................................................................................... las parcelas isosuperficieS.........................................................................................A1-15 ............................................................................................................... Visualización de..................................................................................... trayectorias de ............................................................................................................... flujo A116........................................................................................................... Visualización.......................................................................................... de XY Parcelas..................................................................................................A1-17 Visualización de..................................................................................... parámetros de ............................................................................................................... superficie A118........................................................................................................... Análisis de una ......................................................................................variante de ...............................................................................................................diseño en SOLIDWORKS..................................................................................... B toda ............................................................................................................... la pieza A1-19 ............................................................................................................... Clonación............................................................................................... del Proyecto.................................................................................................A1-22 Análisis de una ......................................................................................variante de ...............................................................................................................diseño en la aplicación de simulación........................................................................ de flujo ............................................................................................................... A1-22



ii



Flow Simulation 2016 Tutorial



Transferencia de calor conjugada Apertura del............................................................................................. modelo A2-1 de............................................................................................................. SOLIDWORKS ................................................................................................................. Preparación.............................................................................................. del Modelo .................................................................................................................A2-2 Creación de un proyecto de...................................................................... simulación flujo..........................................................................................................A2-3



de



Especificación.......................................................................................... del ventilador .................................................................................................................A2-6 Especificación de..................................................................................... las condiciones ................................................................................................................. límite A2-8 ................................................................................................................. Especificación de..................................................................................... fuentes de ................................................................................................................. A2-9



calor



Creación de materiales sólidos en la....................................................... base de datos de ............................................................................................................... ingeniería A210........................................................................................................... Especificación de................................................................................... materiales sólidos.................................................................................................... A2-12 Especificar............................................................................................. los objetivos ...............................................................................................................de en gineering ............................................................................................................... A2-13 Especificación de................................................................................... la configuración de ............................................................................................................... malla A2-18 Ejecución............................................................................................... del cálculo ...............................................................................................................A2-19 Visualización.......................................................................................... de los Objetivos................................................................................................A2-19 Ajuste de la............................................................................................ transparencia del ............................................................................................................... modelo A220........................................................................................................... Visualización de..................................................................................... trayectorias de ............................................................................................................... flujo A2-21 Visualización.......................................................................................... de parcelas corte.......................................................................................................A2-22 Visualización.......................................................................................... de parcelas de



de



............................................................................................................... superficie ...............................................................................................................



A2-24



Medios porosos Apertura del............................................................................................. modelo A3-2 de............................................................................................................. SOLIDWORKS....................................................................................... Creación de un proyecto de...................................................................... simulación ................................................................................................................. de flujo .................................................................................................................A3-2 Especificación de..................................................................................... las condiciones.............................................................................................. límite .................................................................................................................



A3-4



Creación de medio poroso isotrópico en la............................................... base de datos de............................................................................................................. ingeniería ................................................................................................................. A3-5 Especificación del.................................................................................... medio poroso...................................................................................................... A3-7 Especificación de..................................................................................... objetivos de ................................................................................................................. superficie ................................................................................................................. A3-7 Especificación del.................................................................................... objetivo de ................................................................................................................. ecuación ................................................................................................................. A3-8 Especificación de..................................................................................... la configuración de....................................................................................... malla .................................................................................................................



A3-9



Ejecución............................................................................................... del cálculo....................................................................................................A3-10 Visualización.......................................................................................... de los Objetivos................................................................................................A3-10 Ver......................................................................................................... trayectorias ............................................................................................................... de flujo deing ............................................................................................................... A3-11 Clonación............................................................................................... del Proyecto.................................................................................................A3-12 Creación de medio poroso unidireccional en la base de datos de ingeniería . A3-12 Especificación del medio poroso -................................................ Tipo ............................................................................................................... unidireccional.......................................................................................... A3-



13........................................................................................................... Comparación de los................................................................................ catalizadores isotrópicos.............................................................................................. y unidireccionales..................................................................................... A3-13



Ejemplos intermedios Determinación de la Pérdida Hidráulica Apertura del.............................................................................................. modelo B1-1 de.............................................................................................................. SOLIDWORKS ................................................................................................................. .................................................................................................................Descripción del modeloB1-2.............................................................................................. Creación de un proyecto de...................................................................... simulación flujo..........................................................................................................B1-3



de



Especificación de...................................................................................... las condiciones ................................................................................................................. límite B1-6 ................................................................................................................. Especificación de...................................................................................... los objetivos de ................................................................................................................. superficie B1-7 ................................................................................................................. Especificación de...................................................................................... la configuración de ................................................................................................................. malla B1-8 ................................................................................................................. Ejecución.................................................................................................. del cálculo .................................................................................................................B1-8 Monitoreo................................................................................................. del .................................................................................................................



Solver B1-9



Clonación............................................................................................... del Proyecto ...............................................................................................................B1-10 Visualización.......................................................................................... de parcelas ...............................................................................................................corte B1-10 Trabajar .................................................................................................con parámetros..............................................................................................



de



la lista de B1-13



Visualización de la gráfica..................................................................... de objetivos ...............................................................................................................B1-14 Trabajar .................................................................................................con la calculadora ...............................................................................................................B1-15 Cambio de la.......................................................................................... resolución de geometría................................................................................................ B1-17



Coeficiente de arrastre del cilindro .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaB2-1 ................................................................................................................. Apertura................................................................................................... del Modelo.....................................................................................................B2-2 Creación de un proyecto de...................................................................... simulación ................................................................................................................. de flujo .................................................................................................................B2-2 Especificación de la.................................................................................. simulación ................................................................................................................. 2D B2-5 ................................................................................................................. Especificación de un................................................................................. objetivo ................................................................................................................. global B2-7 ................................................................................................................. Especificar un........................................................................................... objetivo de ................................................................................................................. ecuación ................................................................................................................. B2-7 Especificación de la configuración........................................................... global de ................................................................................................................. malla B2-8 ................................................................................................................. Especificación de la configuración........................................................... de malla ................................................................................................................. local B2-9 ................................................................................................................. Solución de configuración........................................................................ Refinamiento ................................................................................................................. de malla ................................................................................................................. adaptableB2-9 ................................................................................................................. Clonación............................................................................................... del Proyecto.................................................................................................B2-10 Cambio de.............................................................................................. la configuración del.................................................................................... proyecto B211............................................................................................................ Cambio del............................................................................................. objetivo de ................................................................................................................ ecuación B211............................................................................................................ Creación de............................................................................................ una plantilla..................................................................................................B2-12



Creación de un proyecto a partir de........................................................ la plantilla..................................................................................................B2-13 Resolver un conjunto.............................................................................. de proyectos................................................................................................B2-14 Obtención............................................................................................... de resultados ...............................................................................................................B2-15



Eficiencia del intercambiador de calor .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaB3-1 ................................................................................................................. Apertura................................................................................................... del Modelo .................................................................................................................B3-2 Creación de un proyecto de...................................................................... simulación flujo..........................................................................................................B3-3



de



Especificación de la.................................................................................. condición de ................................................................................................................. simetría B3-5 ................................................................................................................. Especificación de un................................................................................. subdominio de ................................................................................................................. fluidos B3-6 ................................................................................................................. Especificación de...................................................................................... las condiciones ................................................................................................................. límite B3-8 ................................................................................................................. Especificación de.................................................................................... materiales sólidos.................................................................................................... B3-12 Especificar un......................................................................................... objetivo de volumen.................................................................................................. B3-12 Especificación de.................................................................................... la configuración de ............................................................................................................... malla B3-13 Ejecución................................................................................................ del cálculo ...............................................................................................................B3-13 Visualización.......................................................................................... de los Objetivos................................................................................................B3-13 Visualización.......................................................................................... de parcelas ...............................................................................................................corte B3-15



de



Ajuste del rango de................................................................................. visualización de ............................................................................................................... parámetros B3-16 ............................................................................................................... Visualización de..................................................................................... trayectorias de ............................................................................................................... flujo B3-18 Visualización.......................................................................................... de los parámetros de.........................................................................................superficie B3-21 ...............................................................................................................



Cálculo del intercambiador..................................................................... de calor Effi ...............................................................................................................ciency B3-22 ...............................................................................................................



Optimización de malla .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaB4-2 ................................................................................................................. Apertura del.............................................................................................. modelo B4-3 de.............................................................................................................. SOLIDWORKS ................................................................................................................. Creación de un proyecto de...................................................................... simulación flujo..........................................................................................................B4-3



de



Especificación de condiciones de límite y................................................ configuración .................................................................................................................global de malla ................................................................................................................. B4-4 Especificación manual del........................................................................ tamaño .................................................................................................................mínimo de la brecha....................................................................................................... B4-7 Definición manual.................................................................................. de malla ................................................................................................................B4-11 Uso de la................................................................................................. opción malla....................................................................................................... localB4-14 Especificación de.................................................................................... los planos de control.................................................................................................... B4-15 Creación de una segunda........................................................................ malla local ...............................................................................................................B4-18



de



Ejemplos avanzados Aplicación de EFD Zooming .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaC1-1 ................................................................................................................. El enfoque de zoom EFD para resolver.................................................... el problema..................................................................................................C1-3 El............................................................................................................ enfoque ...............................................................................................................de malla localC1-12.............................................................................................. Resultados..............................................................................................C1-16



Máquina textil .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaC2-1 ................................................................................................................. Apertura del.............................................................................................. modelo C2-2 de.............................................................................................................. SOLIDWORKS........................................................................................ Creación de un proyecto de...................................................................... simulación ................................................................................................................. de flujo .................................................................................................................C2-3 Especificación de..................................................................................... las condiciones de.......................................................................................... límite .................................................................................................................



C2-4



Especificación de....................................................................................... muros giratorios................................................................................................... C2-5 ................................................................................................................. Especificación de...................................................................................... las condiciones............................................................................................... iniciales ................................................................................................................. C2-6 Especificación de..................................................................................... objetivos. ................................................................................................................. C2-7 Especificación de la configuración........................................................... global de ................................................................................................................. malla C2-7 ................................................................................................................. Resultados................................................................................................. (Paredes



................................................................................................................. Suaves) .................................................................................................................C2-8 Visualización de....................................................................................... trayectorias ................................................................................................................. de flujo y partículas..................................................................................................C2-9 Modelado de............................................................................................ pared giratoria................................................................................................... rugosaC2-11 ................................................................................................................ Ajuste..................................................................................................... de rugosidad de la pared..............................................................................C2-11



la



Resultados............................................................................................... (Rough Walls).....................................................................................................C2-12



Flujo no newtoniano en un canal con cilindros .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaC3-1 ................................................................................................................. Apertura del.............................................................................................. modelo C3-2 de.............................................................................................................. SOLIDWORKS........................................................................................ Definición de............................................................................................ líquido no newtoniano............................................................................................... C3-2 .................................................................................................................Definición del .................................................................................................................proyectoC3-2 ................................................................................................................. Especificación de..................................................................................... las condiciones de.......................................................................................... límite .................................................................................................................



C3-3



Especificación de..................................................................................... objetivos. ................................................................................................................. C3-4 Especificación de la configuración........................................................... global de ................................................................................................................. malla C3-4 ................................................................................................................. Comparación............................................................................................. con agua..........................................................................................................C3-5



el



Transferencia de calor radiativa .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaC4-1 ................................................................................................................. Apertura del.............................................................................................. modelo C4-2 de.............................................................................................................. SOLIDWORKS ................................................................................................................. Caso 1: La superficie interior del reflector es........................................... una lata blanca .................................................................................................................y C4-3 Caso 2: Todas las superficies del reflector............................................... son de cuerpo negro........................................................................................................C4-8 Caso 3: El reflector................................................................................... se .................................................................................................................



retira C4-9



Resultados..............................................................................................C4-10



Impulsor giratorio .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaC5-1 ................................................................................................................. Apertura del.............................................................................................. modelo C5-2 de.............................................................................................................. SOLIDWORKS ................................................................................................................. Creación de un proyecto de...................................................................... simulación flujo..........................................................................................................C5-2



de



Especificación de...................................................................................... las condiciones de ................................................................................................................. límite C5-3 ................................................................................................................. Sobre el cálculo de la................................................................................ eficiencia impulsor................................................................................................... C5-5



del



Especificación de...................................................................................... los objetivos del ................................................................................................................. proyecto C5-5 ................................................................................................................. Especificación de la configuración........................................................... global de .................................................................................................................C5-7 Resultados................................................................................................C5-8



Enfriador de CPU Vii i



Flow Simulation 2016 Tutorial



malla



.................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaC6-1 ................................................................................................................. Apertura del.............................................................................................. modelo C6-2 de.............................................................................................................. SOLIDWORKS ................................................................................................................. Creación de un proyecto de...................................................................... simulación flujo..........................................................................................................C6-2



de



Ajuste del................................................................................................. tamaño de dominio.................................................................................................... computacionalC63............................................................................................................... Especificación de la.................................................................................. región giratoria.................................................................................................... C6-3 Especificar................................................................................................en g Paredes estacionarias.............................................................................................. C6-5 Especificación de...................................................................................... materiales sólidos...................................................................................................... C6-6 Especificación de la.................................................................................. fuente de ................................................................................................................. C6-6



calor



Especificación de la configuración........................................................... global de .................................................................................................................C6-6



malla



Especificación de...................................................................................... los objetivos del ................................................................................................................. proyecto C6-7 ................................................................................................................. Resultados................................................................................................C6-9



Flow Simulation 2016 Tutorial



Ix



Lata de captura de aceite .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaC7-1 ................................................................................................................. Apertura del.............................................................................................. modelo C7-2 de.............................................................................................................. SOLIDWORKS........................................................................................ Creación de un proyecto de...................................................................... simulación ................................................................................................................. de flujo .................................................................................................................C7-2 Especificación de..................................................................................... las condiciones............................................................................................... límite .................................................................................................................



C7-2



Especificación de..................................................................................... los objetivos del............................................................................................................. proyecto ................................................................................................................. C7-3 Especificación de la configuración........................................................... global de ................................................................................................................. malla C7-4 ................................................................................................................. Solución de configuración........................................................................ Refinamiento ................................................................................................................. de malla ................................................................................................................. adaptableC7-4 ................................................................................................................. Definición del material............................................................................. del aceite ................................................................................................................. del motor .................................................................................................................C7-5 Estudio del movimiento de las................................................................. gotas aceite........................................................................................................ C7-6



de



Resultados................................................................................................C .................................................................................................................



7-7



Ejemplos para el módulo HVAC 150W Luz de inundación halógena .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaD1-1 ................................................................................................................. Apertura del............................................................................................. modelo D1-2



................................................................................................................. de SOLIDWORKS....................................................................................... Creación de un proyecto de...................................................................... simulación ................................................................................................................. de flujo .................................................................................................................D1-3 Ajuste del................................................................................................. tamaño de dominio.................................................................................................... computacionalD1-3.................................................................................. Especificación del.................................................................................... subdominio de ................................................................................................................. fluidos D1-4 ................................................................................................................. Especificar...............................................................................................él en y condiciones de.......................................................................................... radiación ................................................................................................................. D1-4 Especificación de..................................................................................... materiales ................................................................................................................. sólidos D1-8 ................................................................................................................. Especificación de..................................................................................... objetivos. ................................................................................................................. D1-9 Especificación de la configuración........................................................... global de ................................................................................................................. malla D1-9 ................................................................................................................. Set............................................................................................................ting Local........................................................................................................ Mesh D1-9 ................................................................................................................. Ajuste de las opciones............................................................................ de control de ............................................................................................................... cálculoD1-10 ............................................................................................................... Resultados..............................................................................................D1-10



Habitación hospitalaria .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaD2-1 ................................................................................................................. .................................................................................................................Configuración del .................................................................................................................modeloD2-2 .................................................................................................................Definición del .................................................................................................................proyectoD2-3 ................................................................................................................. .................................................................................................................Condiciones .................................................................................................................límiteD2-4 Especificación de..................................................................................... fuentes de ................................................................................................................. D2-5



calor



Especificación de..................................................................................... las opciones de ................................................................................................................. control decálculo D2-7......................................................................................... Especificación de..................................................................................... los objetivos .................................................................................................................D2-7 Ajuste de la.............................................................................................. malla global....................................................................................................... D2-8 Configuración de...................................................................................... la malla ................................................................................................................. D2-8



local



Resultados................................................................................................D2-9



Dispersión de contaminantes en el cañón de la calle .................................................................................................................Declaración de .................................................................................................................problemaD3-1 ................................................................................................................. .................................................................................................................Configuración del .................................................................................................................modeloD3-2 .................................................................................................................Definición del .................................................................................................................proyectoD3-3 ................................................................................................................. Ajuste del................................................................................................. tamaño de dominio.................................................................................................... computacionalD33...............................................................................................................



x



Especificación de..................................................................................... los objetivos .................................................................................................................D3-3 Flow Simulation 2016 Tutorial



Specifyi....................................................................................................ng Global ................................................................................................................. Settings .................................................................................................................



Mesh D3-4



Ajuste de.................................................................................................. la malla ................................................................................................................. D3-4



local



Ajuste de las opciones.............................................................................. de control de .................................................................................................................cálculo D3-4 Especificación del.................................................................................... estudio trazador.................................................................................................... D3-6 Resultados................................................................................................D3-7



Flow Simulation 2016 Tutorial



Xi



de



Ejemplos para el módulo de refrigeración electrónica Componentes Electrónicos ..................................................................................................................Declaración de ..................................................................................................................problemaE1-1 .................................................................................................................. Apertura del.............................................................................................. modelo E1-3 de.............................................................................................................. SOLIDWORKS........................................................................................ Creación de un proyecto de...................................................................... simulación .................................................................................................................. de flujo ..................................................................................................................E1-5 Especificación de...................................................................................... las condiciones de.......................................................................................... límite ..................................................................................................................



E1-6



Especificación de...................................................................................... placas perforadas................................................................................................. E1-7 .................................................................................................................. Especificación.......................................................................................... de componentes de dos resistencias............................................................... ..................................................................................................................



E1-8



Especificación de.................................................................................... la tubería de ................................................................................................................ calor s ................................................................................................................E1-10 Especificación de.................................................................................... resistencias de ................................................................................................................ contacto E1-11 ................................................................................................................ Especificación de la................................................................................ placa de circuito.................................................................................................... impresoE1-12 ................................................................................................................ Especificación de.................................................................................... materiales ................................................................................................................ sólidos E1-13 ................................................................................................................ Especificación de.................................................................................... los objetivos del........................................................................................................... proyecto E1-13 ................................................................................................................ Ajuste de la............................................................................................. malla global...................................................................................................... E1-14



Especificación de la configuración......................................................... de malla local ................................................................................................................E1-15 Resultados..............................................................................................E1-16



Xi i



Flow Simulation 2016 Tutorial



Lista de características



Este capítulo contiene la lista de las características físicas y de interfaz de Flow Simulation tal como aparecen en los ejemplos del tutorial. Si necesita encontrar un ejemplo de un determinado uso de características o funciones, busque la característica deseada en la columna izquierda y en su fila puede ver en qué ejemplos de tutorial se utiliza esta característica. Por lo general, la primera entrada de la característica en el tutorial contiene la descripción más detallada. Los ejemplos de tutoriales se enumeran en la lista de características por sus respectivos números. Todos los ejemplos de tutoriales se dividen en tres categorías: Primeros pasos, Intermedio y Avanzado.  En los ejemplos de primeros pasos



aprenderá básicos de la estructura y la interfaz de Flow Simulation.



los principios



A1 - Diseño de válvulas de bola A2 - Transferencia de calor conjugada A3 - Medios porosos Intermedio aprenderá a resolver problemas de ingeniería con Flow Simulation, utilizando algunas de las tareas más comunes como ejemplos.



 En el nivel



B1 - Determinación de la Pérdida Hidráulica B2 - Coeficiente de Arrastre del Cilindro B3 - Eficiencia del intercambiador de calor B4 Optimización de malla



 En los ejemplos avanzados



puede ver cómo utilizar una amplia variedad de características de Flow Simulation para resolver problemas de ingeniería de la vida real. Se supone que ha completado correctamente todos los ejemplos de primeros pasos antes.



C1 - Aplicación de EFD Zooming C2 - Máquina textil C3 - Flujo no newtoniano en un canal con cilindros C4 Transferencia de calor radiativa C5 - Impulsor giratorio C6 Enfriador de CPU C7 - Lata de captura de aceite  En los ejemplos de módulo



HVAC puede ver cómo utilizar una capacidad adicional de Flow Simulation para resolver tareas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Esta funcionalidad solo está disponible para los usuarios del módulo HVAC.



D1 - 150W Halógeno Floodlight D2 - Sala hospitalaria D3 - Dispersión de contaminantes en el cañón de la calle



los ejemplos del módulo de refrigeración electrónica puede ver cómo utilizar una capacidad adicional de Flow Simulation para simular una amplia variedad de componentes electrónicos. Esta funcionalidad solo está disponible para los usuarios del módulo Refrigeración electrónica.



 En



E1 - Componentes electrónicos



FL-2



Primeros pasos



Intermedio



A



A



A



B B B B C C C



C



C



C



C



D



D



D



E



1



2



3



1



4



5



6



7



1



2



3



1



2



3



Avanzada



4



1



2



3



Módulos



Dimensionalidad Flujo 2D Flujo 3D



   







    



 



 



  



TIPO DE ANÁLISIS Análisis externo Análisis interno



    



    



 



 



 







   







CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Análisis de estado estable



    



Análisis dependiente del tiempo (transitorio) Líquidos Gases



  



 



 



   



 







  



Líquidos no newtonianos



 



 



  







Mezclas combustibles Análisis multilí fluido Flujos mixtos Flujos separados (como subdominios fluidos) Conducción de calor en sólidos Conducción de calor solo en sólidos Efectos gravitacionales











 































 







 



Flujo solo laminar Medios porosos



 







Primeros pasos



Intermedio



Avanzada



Módulos



A



A



A B B B B C C C



C



C



C



C



D



D



D



E



1



2



3



4



5



6



7



1



2



3



1



1



2



3



4



1



2



Radiación



3











Absorción en sólidos Espectro



 



Aspereza







Flujos bifásicos (flujos de fluidos con partículas o gotas)











Rotación Marco de referencia giratorio global Regiones rotativas locales Condiciones











Dominio computacional







Simetría



 































Condiciones iniciales y ambientales Parámetros de velocidad Dependencia



 



Parámetros







termodinámicos Parámetros de turbulencia Concentración Parámetros sólidos











 



 



Primeros pasos



Intermedio



A



A



A



B B B B C C C



C



C



C



C



D



D



D



E



1



2



3



1



4



5



6



7



1



2



3



1



2



3



Avanzada



4



1



2



3



Módulos



Condiciones límite Aperturas de flujo Flujo de masa de entrada Flujo de volumen de entrada Flujo de volumen de salida Velocidad de entrada











 



















  











Aperturas de presión Presión estática







Presión ambiental



  



   



 











Pared Muro real Parámetros de condición de límite Condiciones límite transferidas aficionados







 



 







 



 







 











Resistencias de contacto







Placas perforadas







Condiciones de volumen Subdominio fluido











condiciones nitiales Parámetros de velocidad Dependencia



 



Parámetros sólidos







Primeros pasos



Material sólido



Intermedio



Avanzada



Módulos



A



A



A B B B B C C C



C



C



C



C



D



D



D



E



1



2



3



4



5



6



7



1



2



3



1







1



2



3



4







1







2



3











Semitransparente















Medio poroso











Fuentes de calor Fuentes superficiales Tasa de generación de calor Fuentes de volumen







Temperatura







Tasa de generación de calor Fuentes dependientes de objetivos Condiciones radiativas















 







 



Fuentes de radiación











Superficies radiativas











Características del módulo electrónico (requiere licencia de refrigeración electrónica) Componentes de dos resistencias







Tubo de calor







Placa de circuito impreso Trazadores (requiere licencia de HVAC) Configuración del estudio de trazador Fuentes superficiales Flujo de masas















Primeros pasos



Intermedio



A



A



A



B B B B C C C



C



C



C



C



D



D



D



E



1



2



3



1



4



5



6



7



1



2



3



1



2



3



Avanzada



4



1



2



3



Módulos



DEFINICIÓN DEL PROYECTO Asistente y Navegador



    



De plantilla Proyecto clon



  



     







 



 



Configuración general



  











Copiar las características del proyecto Metas







Objetivo global Objetivo de superficie



 











  



Objetivo de volumen











  



   











 



 



   







Objetivo de puntos



  











Objetivo de ecuación















  



CONFIGURACIÓN DE MALLA Malla global Ajustes automáticos Nivel de malla inicial Tamaño mínimo de la brecha



  















  



 



   



Ajustes manuales Aviones de control







Refinamiento avanzado Canales



 























Malla local Células de refinación











 



 



Primeros pasos



Intermedio



Avanzada



Módulos



A



A



A B B B B C C C



C



C



C



C



D



D



D



E



1



2



3



4



5



6



7



1



2



3



1



1



2



3



Canales



4



1



2



3







Refinam iento











equidist ante Herramientas Dependencia Unidades personalizadas



















 











Base de datos de ingeniería Elementos definidos por el usuario Comprobar geometría







Calculadora gasdinámica











 



 



Barras







Filtro







Control de componentes







  







OPCIONES DE CONTROL DE CÁLCULO Condiciones de acabado







Refinamiento de malla adaptable de la solución Calcular parámetros de confort CÁLCULO EN EJECUCIÓN







Ejecución por lotes























Primeros pasos



Intermedio



A



A



A



B B B B C C C



C



C



C



C



D



D



D



E



1



2



3



1



4



5



6



7



1



2



3



1



2



3



Avanzada



4



1



2



3



Módulos



CÁLCULO DE MONITOREO Trama de goles







Vista previa







OBTENCIÓN DE RESULTADOS Parcela de corte



 



Trazado de superficie



 



Isosurfaces







Trayectorias de flujo



 







  



 



  











Estudio de partículas











Trama XY







Parámetros de superficie















Parámetros de volumen







Trama de goles



   



Parámetros de visualización Resumen de resultados















 



Modo de visualización Mostrar/ocultar geometría del modelo Transparencia







Aplicar iluminación











 







Opciones Utilizar geometría CAD











Mostrar malla







Un Primeros pasos



Los ejemplos de primeros pasos que se presentan a continuación muestran los principios básicos de la estructura y la interfaz de Flow Simulation. Se recomienda encarecidamente para completar estos ejemplos de tutoriales primero. A1 - Diseño de válvulas de bola A2 - Transferencia de calor



conjugada



A3



-



Medios



porosos



Flujo SImulation 2016 Tutorial



A-1



Primeros pasos:



A1 Diseño de válvulas de bola



Este tutorial trata sobre el flujo de agua a través de un conjunto de válvula de bola antes y después de algunos cambios de diseño. El objetivo es mostrar lo fácil que puede ser la simulación de flujo de fluidos con Flow Simulation y lo sencillo que es analizar las variaciones de diseño. Estos dos factores hacen de Flow Simulation la herramienta perfecta para los ingenieros que desean probar el impacto de sus cambios de diseño.



Abrir el modelo de SOLIDWORKS 1 Copie la carpeta A1 - Ball Valve del directorio de instalación en el directorio de trabajo y asegúrese de que los archivos no son de solo lectura, ya que Flow Simulation guardará los datos de entrada en estos archivos. 2 Haga clic en Archivo > Abrir. En el cuadro de diálogo Abrir, vaya al ensamblaje Ball Valve.SLDASM ubicado en la carpeta A1 - Válvula de bola y haga clic en Abrir (o haga doble clic en el ensamblaje). Como alternativa, puede arrastrar y soltar el archivo Ball Valve.SLDASM a un área vacía de la ventana de SOLIDWORKS. Aseegurese que la configuración predeterminada es la activa.



válvula de bola. Al girar la manija se cierra o seabre laválvula. El ángulo de relación de posición del ensamblaje controla el ángulo de apertura.



 Esta es una



Flow Simulation 2016 Tutorial



A1-1



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



3 Resalte las tapas haciendo clic en las operaciones en el gestor de diseño del FeatureManager (Lid y Lid ).  Utilizamos



este modelo para la simulación de Flow Simulation sin cambios significativos. El usuario simplemente cierra el volumen interior utilizando extrusiones que llamamos tapas. En este ejemplo, las tapas se hacen semitransparentes para que pueda mirar en la válvula.



la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de simulación de flujo definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el



 Para omitir



ensamblaje Ball Valve.SLDASM ubicado en la carpeta A1 - Ball ValveReady to Run y ejecutar los proyectos deseados.



Creación de un proyecto de simulación de flujo 1 En el menú principal, haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Asistente.



2 Una vez dentro del asistente, escriba un nuevo nombre de proyecto de Flow Simulation: Proyecto 1. Simulation creará nuevo proyecto y almacenará todos los datos en una nueva carpeta.



 Flow



un



Haga clic en Siguiente. 3 Seleccione el sistema de unidades(SI para este proyecto). Tenga en cuenta que después de terminar el asistente puede cambiar el sistema de la unidad en cualquier momento haciendo clic en Herramientas > Simulación de flujo > Unidades.



de la simulación de flujo, hay varios sistemas predefinidos de unidades. También puede definir los suyos propios y cambiar entre ellos en cualquier momento.



 Dentro



Haga clic en Siguiente.



4 Mantenga el tipo de análisis interno predeterminado. No incluya ninguna característica física.  Queremos



analizar el flujo a través de la estructura. Esto es lo que llamamos un análisis interno. La alternativa es un análisis externo, que es el flujo alrededor de un objeto. En este cuadro de diálogo también



puede optar por ignorar las cavidades que no son relevantes para el análisis de flujo, de modo que Flow Simulation no pierda memoria y recursos de CPU para tenerlas en cuenta.



el flujo de fluidos, sino que también puede tener en cuenta la conducción de calor dentro del sólido, incluida la radiación de superficie a superficie. También son posibles los análisis transitorios (dependientes del tiempo). Los efectos gravitacionales se pueden incluir en casos de convección natural. El análisis de equipos rotativos es una opción más disponible. Nos saltamos todas estas características, ya que no se necesita ninguna de ellas en este sencillo ejemplo.



 Flow Simulation no solo calculará



Haga clic en Siguiente. 5 En el árbol Fluidos, expanda el elemento Líquidos y elija Agua como fluido. Puede hacer doble clic en Agua o



seleccionar el elemento en el árbol y hacer clic en Agregar.  Flow Simulation es



capaz de calcular el flujo de fluidos de diferentes tipos en el mismo análisis, pero los fluidos de diferentes tipos deben separarse por paredes. Una mezcla de líquidos sólo se puede considerar si los fluidos son del mismo tipo.



base de datos integrada que contiene propiedades de varios líquidos, gases y sólidos. Los sólidos se utilizan en análisis conjugados de conducción de calor. Puede crear fácilmente sus propios materiales. Se pueden elegir hasta diez líquidos o gases para cada análisis.



 Flow Simulation tiene una



tipo de flujo: Solo turbulento, Solo Laminador o Laminador y Turbulento. Las ecuaciones turbulentas pueden ser ignoradas si el flujo es completamente laminar. Flow Simulation también puede manejar flujos comprimibles de número Mach bajo y alto para gases. Para esta demostración realizaremos una simulación de flujo de fluidos utilizando un líquido y mantendremos las características de flujo predeterminadas.



 Flow Simulation puede analizar cualquier



Haga clic en Siguiente.



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



6 Haga clic en Siguiente aceptando las



condiciones de muro predeterminadas.  Dado que no elegimos considerar



la conducción de calor en sólidos, tenemos la opción de definir un



valor de transferencia de calor para todas las superficies del modelo que están en contacto con el fluido. Mantenga la pared adiabática predeterminada para especificar que las paredes están perfectamente aisladas.  También



puede especificar un valor de rugosidad de muro aplicado de forma predeterminada a todos los muros del modelo. El valor de rugosidad especificado es el valor de Rz.



 Para establecer un valor de transferencia de calor o rugosidad para un muro específico, puede definir un Muro Real



condición límite. 7 Mantenga la configuración predeterminada para las condiciones iniciales.  En este paso podemos



cambiar la configuración predeterminada de presión, temperatura y velocidad. Cuanto más se acerquen estos valores a los valores finales determinados en el análisis, más rápido finalizará el análisis. Puesto que no tenemos ningún conocimiento de los valores finales esperados, no los modificaremos para esta demostración. Haga clic en Finalizar. Ahora Flow Simulation crea un nuevo proyecto con los datos de Flow Simulation adjuntos. El árbol Proyectos de simulación de flujo y la simulación de flujo El árbol de análisis aparece en la pestaña Análisis de simulación de flujo del Panel de gestión. Observe que el nuevo proyecto tiene el nombre que ha A1-4



especificado en el asistente. Vaya a la pestaña Análisis de simulación de flujo y expanda todos los elementos del árbol Análisis de Simulación de flujo. Haga clic



para ocultar el árbol de proyectos de Flow Simulation.



Flow Simulation 2016 Tutorial



A1-5



 Usaremos



el gestor Análisis de Flow Simulation para definir nuestro análisis, del mismo modo que utiliza el gestor de diseño del FeatureManager para diseñar sus modelos. El árbol de análisis de Flow Simulation es totalmente personalizable; en cualquier momento puede seleccionar qué carpetas se muestran y qué carpetas están ocultas. Una carpeta oculta se vuelve visible cuando se agrega una nueva característica del tipo correspondiente. La carpeta permanece visible hasta que se elimina la última característica de este tipo.



Haga clic con el botón derecho en el icono Dominio computacional y seleccione Ocultar para ocultar el cuadro de estructura alámbrica. El icono Dominio computacional se utiliza para modificar el tamaño del volumen que se está analizando. Tque caja de estructura alámbrica que envuelve el modelo es la visualización de los límites del dominio computacional.



Especificación de condiciones límite Se requiere una condición de contorno cuando el fluido entra o sale del modelo y se puede especificar como Presión, Caudal de masa,Velocidad de flujo de volumen o Velocidad. 1 En el árbol Análisis de Simulación de flujo, haga clic con el botón derecho en el icono Condiciones de contorno y seleccione Insertar condición de contorno . 2 Seleccione la cara interna de la parte Tapa como se muestra. (Para acceder a la cara interna, haga clic con el botón derecho en la tapa en la zona de gráficos y elija Seleccionar otro , mueva el puntero del ratón sobre los elementos de la lista hasta que se resalte la cara interna y, a



continuación, haga clic en el botón izquierdo del ratón).



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



3 Seleccione Aperturas de flujo



4 Establezca el caudal de masa en



y Flujo de masa de entrada .



0,5 kg/s.



5 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento Flujo de masa de entrada 1 aparece en el árbol Análisis de simulación de flujo.



le dijimos a Flow Simulation que en esta apertura 0,5 kilogramos de agua por segundo está fluyendo hacia la válvula. Dentro de este cuadro de diálogo también podemos especificar remolinos del flujo, un perfil no uniforme y propiedades dependientes del tiempo del flujo. No es necesario especificar el caudal de masa en la salida debido a la conservación de la masa; el caudal de masa de entrada es igual al caudal de masa de salida. Por lo tanto, se debe especificar una condición diferente, como la presión de salida.



 Con la definición que acabamos de hacer,



6 Seleccione la cara interna de la parte Tapa como se muestra. (Para acceder a la cara interna, haga clic con el botón derecho en la tapa en el área de gráficos y elija Seleccionar otro , mueva el puntero sobre los elementos de la lista hasta que se resalte la cara interna y, a continuación, haga clic en el botón izquierdo del ratón). 7 En el árbol de análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el icono Condiciones de contorno y seleccione Insertar condición de contorno. 8 Seleccione Aperturas de presión



y Presión estática .



9 Mantenga los valores predeterminados en Parámetros termodinámicos, Parámetros de turbulencia, Capa de límites y Opciones.



10 Haga clic en Aceptar A1-6



. El nuevo elemento Presión



estática 1 aparece en el árbol Análisis de simulación de flujo.



 Con la definición que acabamos de hacer, le dijimos a Flow Simulation que en



esta apertura del fluido sale del modelo a un área de presión atmosférica estática. Dentro de este cuadro de diálogo también podemos establecer una presión de propiedades dependientes del tiempo.



Flow Simulation 2016 Tutorial



A1-7



Especificar el objetivo de ingeniería 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Objetivos del gestor de simulación de flujo y seleccione Insertar objetivos de superficie .



2 Haga clic en la ficha Análisis de simulación de flujo y, a continuación, haga clic en el elemento Flujo de masa de entrada 1 para seleccionar la cara en la que se va a aplicar el objetivo. 3 En la tabla Parámetro, active la casilla Av en la fila Presión estática. El ya seleccionado Usar para Conv. casilla de verificación significa que el objetivo creado se utilizará para el control de convergencia.  Si el uso para Conv. (Usar para



control de convergencia) no está activada, el objetivo no influirá en los criterios de detención del cálculo. Estos objetivos se pueden utilizar como parámetros de supervisión para proporcionarle información adicional sobre los procesos del modelo sin influir en los demás resultados y en el tiempo total de cálculo.



4 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento SG Av Static Pressure 1 aparece en el árbol Análisis de simulación de flujo.  los objetivos de ingeniería son los parámetros de interés. Establecer objetivos



es una forma de transmitir a Flow Simulation lo que está intentando obtener del análisis, así como una manera de reducir el tiempo que Flow Simulation necesita para llegar a una solución. Al establecer un parámetro como objetivo del proyecto, proporciona a Flow Simulation información sobre parámetros que son importantes converger (el parámetroters seleccionado como objetivos) y parámetros que se pueden calcular con menos precisión (los parámetros no seleccionados como objetivos) en interés del tiempo de cálculo. Los objetivos se pueden establecer en todo el dominio (Objetivos globales), dentro de un volumen seleccionado



(Objetivos de volumen), para un área de superficie seleccionada (Objetivos de superficie) o en un momento determinado (Objetivos de punto). Además, Flow Simulation puede tener en cuenta el valor medio, el valor mínimo o el valor máximo del objetivo. También puede definir un objetivo de ecuación que sea un objetivo definido por una ecuación que incluya funciones matemáticas básicas con objetivos existentes y parámetros de datos de entrada como variables. El objetivo de la ecuación le permite calcular el parámetro de interés (es decir, caída de presión) y mantiene esta información en el proyecto para su posterior referencia.



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



Haga clic en Archivo > Guardar.



Especificación de la configuración de malla 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Mallaglobal. 2 Mantenga el tipo Automático



predeterminado.



3 En Configuración, acepte el valor predeterminado para el Nivel de malla inicial



.



4 Haga clic en Tamaño mínimo de separación . Escriba el valor de 0.0093 m para el Tamaño mínimo de la brecha.  El nivel de malla inicial es una medida del



nivel deseado de precisión de los resultados. Controla la resolución de la geometría mediante la malla. Cuanto mayor sea el nivel de malla inicial, más fina será la malla. Introducir el valor para el tamaño mínimo de separación es importante cuando se tienen operaciones pequeñas. Establecer con precisión este valor garantiza que la malla no "pasará" las pequeñas operaciones del modelo. Para nuestro modelo, escribimos el valor del paso de flujo mínimo como el tamaño mínimo de separación. 5 Haga clic en Aceptar



.



Ejecución del cálculo 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resolver > Ejecutar.  La casilla de verificación Cargar resultados ya seleccionado significa



que los resultados se cargarán automáticamente después de finalizar el cálculo. 2 Haga clic en Ejecutar.  El solucionador tarda menos de



un minuto en ejecutarse enun PC típico.



A1-8



Monitoreo del Solver  Este es



el cuadro de



diálogo delmonitor del solucionador. De forma predeterminada, a la izquierda hay un registro de cada paso realizado en el proceso de solución. A la derecha está el cuadro de diálogo de información con información de malla y advertencias sobre el análisis. No se sorprenda cuando el mensaje de error "Un vórtice cruza la apertura de presión "apaciguars. Lo explicaremos más adelante durante la demostración. 1 Después de que el cálculo ha comenzado y varias primeras iteraciones han pasado (mantener el ojo en la línea de iteraciones en la ventana Información),



en el botón



haga clic



Suspender en el Solver



Barra. la opción Suspender solo debido a la extrema simplicidad del ejemplo actual, que de lo contrario podría calcularse demasiado rápido, dejándole no tiempo suficiente para realizar los pasos posteriores de monitoreo. Normalmente puede utilizar las herramientas de supervisión sin suspender el cálculo.



 Empleamos



2 Haga clic en Insertar trazado de objetivos en la barra de herramientas Solver. Aparece el cuadro de diálogo Agregar o quitar objetivos. 3 Seleccione la presión estática media SG 1 en el Seleccione la lista de objetivos y haga clic en Aceptar.



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



 Este es el cuadro



de diálogo Objetivos y cada objetivo creado anteriormente aparece en la tabla de la parte superior. Aquí puede ver el valor actual y el gráfico para cada objetivo, así como el progreso actual hacia la finalización dado como un porcentaje. El valor de progreso es sólo una estimación y la tasa de progreso generalmente aumenta con el tiempo. 4 Haga clic en Insertar vista previa en



la



barra de herramientas del solver. Aparecerá el cuadro de diálogo Configuración de vista previa.



5 Para crear un trazado de vista preliminar, puede seleccionar cualquier plano de SOLIDWORKS en la lista Nombre de plano y, a continuación, pulsar OK. Para este modelo, Plane2 puede ser una buena opción.  La vista previa



le permite ver los resultados mientras el cálculo todavía se está ejecutando. Esto ayuda a determinar si todas las condiciones de límite están correctamente definidas y da al usuario una idea de cómo se verá la solución incluso en esta etapa temprana. Al principio de la ejecución, los resultados pueden parecer impares o cambiar abruptamente. Sin embargo, a medida que avance la ejecución, estos cambios disminuirán y los resultados se ajustarán a una solución convergente. El resultado se puede mostrar en la representación de contorno, isolínea o vectorial. A1-10



6 Haga clic en el botón Suspender



de nuevo para dejar que el solucionador siga.



7 Cuando finalice el solucionador, cierre el monitor haciendo clic en Archivo > Cerrar.



Flow Simulation 2016 Tutorial



A1-11



Ajuste de la transparencia del modelo Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resultados > Visualización > Transparencia y establezca la transparencia del modelo en 0,75.



paso para el procesamiento de resultados es crear una vista transparente de la geometría, un 'cuerpo de vidrio'. De esta manera se puede ver fácilmente dónde planos cortados, etc. se encuentran con respecto a la geometría.



 El primer



Visualización de trazados de corte Un trazado de corte muestra la distribución del parámetro seleccionado en un plano de SOLIDWORKS determinado. Se puede representar como una gráfica de contorno, isolíneas, vectores o como una combinación arbitraria de lo anterior (porejemplo, contornos con vectores superpuestas). 1 En el gestor Análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el icono Trazados de corte y seleccione Insertar .



2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione Plano 2. 3 Haga clic en Aceptar



.



Verá la trama como la que se muestra a



continuación.



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



desea configurar las opciones de visualización de la barra de colores (cambiar la fuente de la barra de colores, el fondo, etc.), haga clic con el botón derecho en la barra de colores y seleccione Apariencia. Para cambiar la fuente de la barra de color, anule la selección de Usar fuente predeterminada y haga clic en



 Si



. A continuación, en el cuadro de diálogo de fuente, seleccione la fuente deseada, su tamaño y color y haga clic en Aceptar. Haga clic en Aceptar en el cuadro de diálogo de apariencia. Puede configurar las opciones de visualización de llamada de la misma manera que la apariencia de la barra de color.







desea acceder a opciones adicionales para este y otros trazados, puede hacer doble clic en la barra de color. Algunas opciones disponibles aquí incluyen cambiar el parámetro mostrado, así como cambiar los valores de trazado mínimo/máximo. La mejor manera de aprender cada una de estas opciones es experimentación exhaustiva.



 Si



4 Cambie el trazado de corte de contorno a un trazado de corte vectorial. Para ello, haga clic con el botón derecho en el icono Cortar trazado 1 y seleccione Editar definición.



A1-12



5 En Visualización, desactive Contornos y



seleccione Vectores



.  El tamaño y el espaciado de los vectores se pueden controlar bajo el Vectores.



6 Haga clic en Aceptar



.



Verá la trama como la que se muestra a continuación.



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



Visualización de trazados de superficie Haga clic con el botón derecho en el icono Trazado de corte 1 y seleccione Ocultar. 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Trazados de superficie y seleccione Insertar. 2 Active la casilla Usar todas las caras.  Las mismas opciones básicas están



disponibles para trazadosde superficie que para trazados de corte. Siéntase libre de experimentar con diferentes combinaciones por su cuenta. 3 Haga clic en Aceptar



.



Verá la trama como la que se muestra a continuación.



Esta gráfica muestra la distribución de presión (u otro parámetro seleccionado) en todas las caras de la válvula en contacto con el fluido. También puede seleccionar una o más superficies individuales para este trazado, que no tienen que ser planas.







A1-14



Visualización de parcelas de isosuperficie Haga clic con el botón derecho en el icono Trazado de superficie 1 y seleccione Ocultar. 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Isosurfaces y seleccione Insertar. 2 Mantenga el valor predeterminado en Valor 1. 3 En Apariencia, seleccione Cuadrícula y haga en Aceptar



clic



. Verás la isosuperficie como la que



aparece en la imagen derecha. de 3 dimensiones creada por Flow Simulation a un valor constante para una variable específica.



 La superficie isosa es una superficie



4 Haga clic con el botón derecho en el icono Desuperficie 1 y seleccione Editar definición. Habilite el valor 2 y especifique algún valor en el cuadro que aparece que sea diferente al valor 1. 5 Haga clic en Aceptar



.



Verá las isosuperficies como las que se muestran a continuación.



 La isos superficie es una forma útil de determinar el



área



3D exacta, donde el flujo alcanza un cierto valor de presión, velocidad u otro parámetro.



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



Visualización de trayectorias de flujo Mediante las trayectorias de flujo puede mostrar las optimizaciones de flujo. Las trayectorias de flujo proporcionan una muy buena imagen del flujo de fluido 3D. También puede ver cómo cambian los parámetros a lo largo de cada trayectoria exportando datos a Microsoft® Excel®. Además, puede guardar trajectories como curvas de referencia de SOLIDWORKS. 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Isosurfaces y seleccione Ocultar. 2 Haga clic con el botón derecho en el icono Trayectorias de flujo y seleccione Insertar. 3 Haga clic en la ficha Análisis de simulación de flujo y, a continuación, haga clic en el elemento Presión estática 1 para seleccionar la cara interna de la tapa . 4 Establezca el Número de puntos en



16.



5 En Apariencia, establezca Dibujar trayectorias como bandas. 6 Haga clic en Aceptar . Usted será las trayectorias de flujo como las que se muestran en la imagen de abajo.



 Para este trazado seleccionamos la tapa de salida (se puede seleccionar cualquier



cara plana o croquis) y, por lo tanto, cada trayectoria cruza la cara seleccionada. Observe las trayectorias que están entrando y saliendo a través de la tapa de salida. Esta es la razón de la advertencia que recibimos durante el cálculo. Flow Simulation nos advierte de condiciones de análisis inadecuadas para que no necesitemos ser expertos en CFD. Cuando el flujo entra y sale de la misma abertura, la precisión de los resultados empeorará. En un caso como este, normalmente se agrega el siguiente componente al modelo (por ejemplo, una A1-16



tubería que extiende el dominio computacional) para que el vórtice no se produzca al abrir.



Flow Simulation 2016 Tutorial



A1-17



Visualización de gráficas XY Haga clic con el botón derecho en el icono Trayectorias de flujo 1 y seleccione Ocultar. Trazaremos distribuciones de velocidad y presión a lo largo de la válvula utilizando el croquis de SOLIDWORKS ya creado que contiene varias líneas. Este trabajo de croquis no tiene que realizarse con antelación y las líneas de croquis se pueden crear una vez finalizado el cálculo. Eche un vistazo a Sketch1 en el gestor de diseño del FeatureManager.



1 Haga clic con el botón derecho en el icono Trazados XY y seleccione Insertar. 2 Elija Velocidad y presión como parámetros. Seleccione Sketch1 en el gestor de diseño del FeatureManager desplegable. 3 Seleccione Modelo X como abscisa y deje todas las demás opciones predeterminadas. Deje todas las demás opciones como predeterminadas. 4 Haga clic Exportar a Excel. Excel abrirá y generará dos columnas de puntos de datos junto con dos gráficos para Velocidad y para Presión, respectivamente. Uno de estos gráficos se muestra Abajo. tú tendrá que alternar entre diferentes hojas en Excel para válvula bola.sldasm [Proyecto 7 3] 8 6



5



) /s m



4



Sketch1@Line3@Line2@Line1_1 Y( Ⅴ y ti L



3



2



1



0 -0.04



-0.03-0.02-0.01



0



0.010.020.030.04



-1 Modelo X (m)



ver cada Gráfico. 5 Haga clic en Aceptar



.



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



lo largo de líneas esbozadas. Los datos se colocan directamente en Excel o se muestran como imágenes en el panel inferior.



 El trazado XY le permite ver cualquier resultado a



Visualización de parámetros de superficie Parámetros de superficie es una característica que se utiliza para determinar los valores de



presión, fuerzas, flujos de calor, así como muchas otras variables en cualquier cara del modelo que entra en contacto con el fluido. Para este tipo de análisis, un cálculo de la caída de presión estática media desde la entrada de la válvula hasta la salida probablemente sería de algún interés. 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Parámetros de superficie y seleccione Insertar.



A1-18



2 Haga clic en la ficha Análisis de simulación de flujo y, a continuación, haga clic en el elemento Flujo de masa de entrada 1 para seleccionar la cara interna de la tapa . 3 En Parámetros, seleccione Todo. 4 Haga clic en Mostrar. Los valores de los parámetros calculados se muestran en el panel en la parte inferior de la pantalla. Los parámetros locales se muestran en el lado izquierdo del panel inferior, mientras que los parámetros integrales se muestran en el lado derecho. 5 Eche un vistazo a los parámetros locales.



Tque la presión estática promedio en la cara de entrada se muestra como aproximadamente 135500 Pa. Ya sabemos que la presión estática de salida es 101325 Pa ya que la hemos especificado anteriormente como una condición de límite. Por lo tanto, la caída de presión estática promedio a través de la válvula es de aproximadamente 34000 Pa. 6 Cierre el cuadro de diálogo Parámetros de superficie.



Análisis de una variante de diseño en la pieza de bola de SOLIDWORKS  Esta sección está destinada a mostrarle lo fácil que es analizar



las



variaciones de diseño. Las variaciones pueden ser diferentes dimensiones geométricas, nuevas características, nuevas piezas en un ensamblaje - lo que sea! Este es el corazón de Flow Simulation y esto permite a los ingenieros de diseño determinar rápida y fácilmente qué diseños han prometedo y qué diseños es



poco probable que tengan éxito. Para este ejemplo, veremos cómo el empalme de dos bordes afilados influirá en la caída de presión a través de la válvula. Si no hay mejoría,no valdré la pena los costos de fabricación adicionales.



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



Cree una nueva configuración utilizando el árbol de SOLIDWORKS Configuration Manager. 1 Haga clic con el botón derecho en el elemento raíz en el Administrador de configuración de SOLIDWORKS y seleccione Agregar configuración.



2 En el cuadro Nombre deconfiguración, escriba bolaempalmada. 3 Haga clic en Aceptar .



4 Vaya al gestor de diseño del FeatureManager, haga clic con el botón derecho en la bola artículo y seleccione Abrir pieza Aparece Ball.SLDPRT.



. Una nueva ventana



Cree una nueva configuración utilizando el árbol de SOLIDWORKS Configuration Manager. 1 Haga clic con el botón derecho en el elemento raíz



en el Administrador de configuración de SOLIDWORKS y seleccione Agregar configuración.



A1-20



2 Asigne a la nueva configuración el nombre de nueva configuración 1,5 bolas de redondeo. 3 Haga clic en Aceptar



.



4 Añada un redondeo de 1,5 mm a la cara mostrada.



5 Vuelva a la ventana de ensamblaje y seleccione Sí en el cuadro de diálogo del mensaje que aparece. En el gestor de diseño del FeatureManager, haga clic con el botón derecho en el elemento Bola y seleccione Configurar componente.



6 n el cuadro de diálogo Modificar configuración seleccione la celda de la columna Configuración que pertenece a la fila empalmada de bolas y cambie la configuración de la pieza Bola a la nueva bola de redondeo 1.5. 7 Haga clic en Aceptar para confirmar y cerrar el cuadro de diálogo.



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



Ahora hemos reemplazado la vieja bola con nuestra nueva bola de 1.5_fillet. Todo lo que tenemos que hacer ahora es re-resolver el ensamblaje y comparar los resultados de los dos diseños. Para que los resultados sean comparables con el modelo anterior, sería necesario ajustar el ángulo de la válvula para que coincida con el tamaño del paso de flujo delmodelo first. En este ejemplo, no lo haremos.



8 Active la configuración predeterminada mediante el árbol de Configuration Manager. Seleccione Sí para el cuadro de diálogo de mensaje que aparece.



Clonación del proyecto 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Clonar proyecto. 2 En El nombre del proyecto,escriba Proyecto 2. 3 En la lista Configuración para agregar el proyecto, seleccione Seleccionar. 4 En la lista Configuración, seleccione bola empalmada. Haga clic en Aceptar. Haga clic en Sí para cada cuadro de diálogo de mensaje que aparece después de hacer clic en Aceptar. Ahora el proyecto de Flow Simulation que hemos elegido se agrega al proyecto de SOLIDWORKS que contiene la geometría que se ha cambiado. Todos nuestros datos de entrada se copian, por lo que no necesitamos definir nuestras aperturas u objetivos de nuevo. Lascondiciones de límites se pueden cambiar, eliminar o añadido. Todos los cambios en la geometría solo se aplicarán a esta nueva configuración, por lo que los resultados antiguos se siguen guardando. Siga los pasos descritos anteriormente para resolver y ver los resultados.



Análisis de una variante de diseño en la aplicación de simulación de flujo examinamos cómo se podían comparar los resultados de diferentes geometrías. También es posible que desee ejecutar la misma geometría en un rango de caudales. Esta



 En las secciones anteriores



A1-22



sección muestra lo rápido y fácil que puede ser hacer ese tipo de estudio paramétrico. Aquí vamos a cambiar el flujo de masa a 0,75 kg/s. Active el proyecto 1 en el árbol Proyectos de simulación de flujo.



Flow Simulation 2016 Tutorial



A1-23



1 Cree una copia del proyecto de proyecto 1 haciendo clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Clonar proyecto. 2 Escriba Proyecto 3 para el nuevo nombre de proyecto y haga clic en Aceptar. Flow Simulation ahora crea un nuevo proyecto. Todos nuestros datos de entrada se copian, por lo que no necesitamos definir nuestras aperturas u objetivos de nuevo. Las condiciones de límite se pueden cambiar, eliminar o agregar. Todos los cambios en la geometría solo se aplicarán a esta nuevaconfiguración, por lo que los resultados antiguos seguirán siendo válidos. Después de cambiando el valor del caudal de entrada a 0,75 kg/s estaría listo para funcionar de nuevo. Siga los pasos descritos anteriormente para resolver y ver los resultados. Imagina ser el diseñador de esta bola valve. ¿Cómo tomarías decisiones con respecto a tu diseño? Si tuviera que determinar si el beneficio de modificar el diseño como acabamos de hacer sobrepondría los costos adicionales, ¿cómo haría esto? Los ingenieros tienen que tomar decisiones como esta todos los días, y Flow Simulation es una herramienta para ayudarles a tomar esas decisiones. Cada ingeniero que se requiere para tomar decisiones de diseño que implican transferencia de fluidos y calor debe utilizar Flow Simulation para probar sus ideas, lo que permite menos prototipos y un diseño más rápido.



Primeros pasos: A1 - Diseño de válvulas de bola



A1-24



A2 Transferencia de calor conjugada



Este tutorial cubre los pasos básicos necesarios para configurar un problema de análisis de flujo que incluya la conducción de calor en sólidos. Este ejemplo es particularmente pertinente para los usuarios interesados en analizar el flujo y la conducción de calor dentro de los dispositivos electrónicos, aunque los principios basic son aplicables a todos los problemas térmicos. Se supone que ya ha completado el tutorial de diseño de válvulas de bola, ya que enseña los principios básicos de uso de Flow Simulation con más detalle.



Apertura delmodelo de SOLIDWORKS 1 Copie la carpeta A2 - Conjugate Heat Transfer



en su directorio de trabajo y



asegúrese de que los archivos no son de solo lectura, ya que Flow Simulation guardará los datos de entrada en estos archivos. Haga clic en Archivo > Abrir.  en el cuadro de diálogo Abrir, busque el ensamblado Ensamblaje de carcasa.SLDASM ubicado en la carpeta A2 - Conjugar transferencia de calor y haga clic en Abrir (o haga doble clic en el ensamblaje).



Alternativamente,



puede arrastrar y soltar el



Archivo Assembly.SLDASM



del gabinete a un área vacía de la ventana de SOLIDWORKS.



omitir la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de Flow Simulation definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el Ensamblaje de carcasa.SLDASM que se encuentra en la carpeta A2 - Conjugar transferencia de calor-Listo para ejecutar y ejecutar el proyecto.



 Para



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada Disipador de calor ventiladorde



PCBs



entrada



Chips pequeños



Chip principal Condensadores



Placa de



alimentación



Preparación del modelo En un ensamblaje típico puede haber muchas operaciones, piezas o subensamblajes que no son necesarios para el análisis. Antes de crear un proyecto de Flow Simulation, es una buena práctica comprobar el modelo para buscar componentes que se pueden eliminar del análisis. La exclusión de estos componentes reduce los recursos del equipo y el tiempo de cálculo necesario para el análisis. El ensamblaje consta de los siguientes componentes: carcasa, placa base y dos PCB más pequeños, capacitores, fuente de alimentación, disipador de calor, virutas, ventilador, tornillos, carcasa del ventilador y tapas. Puede resaltar estos componentes haciendo clic en ellos en el gestor de diseño del FeatureManager. En este tutorial simularemos el ventilador especificando una condición de límite del ventilador en la cara interna de la tapa de entrada. El ventilador tiene una geometría muy compleja que puede causar retrasos al reconstruir el modelo. Ya que está fuera del recinto, podemos excing inging mediante suprimirlo. 1 En el gestor de diseño del FeatureManager, seleccione el Fan-412y todoslos componentes de tornillo (para seleccionar más de un componente, mantenga pulsada la tecla Ctrl mientras selecciona). 2 Haga clic con el botón derecho en A2-2



cualquiera de los componentes seleccionados y seleccione Suprimir



Flow Simulation 2016 Tutorial



.



A2-3



La supresión del ventilador y sus tornillos deja abiertos cinco agujeros en la carcasa. Puesto que vamos a realizar un análisis interno, todos los agujeros deben estar cerrados con tapas. Para ahorrar tiempo, creamos las tapas y las incluimos en este modelo. Sólo tienes que desprimirlos. 3 En el gestor de diseño del FeatureManager, seleccione los componentes y patrones de la tapa de entrada, tapa de salida y tapa de tornillo DerivedLPattern1 y LocalLPattern1 (estos patrones contienen copias clonadas de las tapas de salida y de orificio de tornillo). 4 Haga clic con el botón derecho en cualquiera de los componentes seleccionados y seleccione Desactivar supresión



.



Ahora puede comenzar con Flow Simulation.



Creación de un proyecto de simulación de flujo 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Asistente. 2 Una vez dentro del asistente, escriba un nuevo nombre de proyecto de Flow Simulation: Ventilador de entrada. Haga clic en Siguiente. Ahora vamos a crear un nuevo sistema de unidades llamado USA Electronics que es más adecuado para nuestro análisis.



3 En la lista Sistema de unidades, seleccione el sistema de unidades EE.UU. Seleccione Crear nuevo para agregar un nuevo sistema de unidades a la base de datos de ingeniería y asígnelo así USA Electronics. 



Flow



Simulation



le



permite trabajar con varios sistemas de unidades predefinidos, pero a menudo es más conveniente definir su propio



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



sistema de unidades personalizado. Los sistemas de unidades predefinidos y personalizados se almacenan en la base de datos de ingeniería. Puede crear el sistema de unidades deseado en la base de datos de ingeniería o en el asistente.  Desplazándose por los diferentes grupos en el árbol Parámetro,



puede ver las unidades seleccionadas para los parámetros. Aunque la mayoría de los parámetros tienen unidades convenientes como pies / s para la velocidad y CFM (pies cúbicos por minuto) para el caudal de volumen vamos a cambiar un par de unidades a que son más convenientes para este modelo. Dado que el tamaño físico del modelo puede ser relativamente pequeño, es más conveniente elegir pulgadas en lugar de pies como la unidad de longitud.



4 Para la entrada Longitud, haga doble clic en su celda en la columna Unidad y seleccione Pulgadas.



5 A continuación, expanda el grupo Calor en el Árbol de parámetros. Seleccione Vatios, Vatios/metro2, Vatios/metro2/Kelvin como las unidades para Flujo de calor total ypotencia, Flujo de calor y Coeficiente de transferencia de calor respectivamente, ya que estas unidades son más convenientes cuando se trata de componentes electrónicos. Haga clic en Siguiente. 6 Establezca el tipo de análisis en Interno. En Operaciones físicas, active la casilla Deducción de calor en sólidos y, a continuación, haga clic en Siguiente.  Se selecciona la conducción de calor en sólidos



porque el calor es generado por A2-4



varios componentes electrónicos y estamos interesados en ver cómo el calor se disipa a través del disipador de calor y otras partes sólidas y luego hacia el fluido.



Flow Simulation 2016 Tutorial



A2-5



7 Expanda la carpeta Gases y haga doble clic en Aire. Mantenga las características de flujo predeterminadas .



Haga clic en Siguiente.



8 Expanda la carpeta Aleaciones y haga clic en Acero inoxidable 321 para asignarlo como sólido predeterminado.  En el



asistente, especifique el material sólido predeterminado aplicado a todos los componentes sólidos en el proyecto De simulation de flujo. Para especificar un material sólido diferente para uno o varios componentes, puede definir una condición de material sólido para estos componentes después de crear el proyecto. Haga clic en Siguiente.



9 Seleccione Coeficiente de transferencia de calor como Condición térmica de pared



y especifique el valor del coeficiente de transferencia de calor de 5,5 W/m2/K y la temperatura del fluido externo de 50 exterior predeterminada



oF. El valor introducido del coeficiente de



transferencia de calor se convierte automáticamente en el sistema de unidades seleccionado (USA Electronics).  En el cuadro de diálogo Conditones de muro del asistente,



especifique las condiciones predeterminadas en los muros del modelo. Cuando se calienta la conducción en sólidos está habilitada en un análisis interno, el parámetro Condición



térmica de pared exterior predeterminada permite



simular el intercambio de calor entre las paredes externas del modelo y el entorno circundante. En nuestro caso, la caja se encuentra en una habitación climatizada con la temperatura del aire de 50 oF y la transferencia de calor a través de las paredes exteriores de la carcasa debido a la convección en la habitación puede contribuir significativamente a la refrigeración del recinto. Haga clic en Siguiente. Aunque la rata tempe iniciales más importante para los cálculos transitorios para ver cuánto tiempo se tarda en alcanzar una determinada temperatura, en un análisis de estado estacionario es útil



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



para ajustar la temperatura inicial cerca de la solución final esperada para acelerar la convergencia. En este caso vamos a ajustar la temperatura inicial del aire y la temperatura inicial del acero inoxidable (que representa el material de la carcasa) a 50 oF porquela caja se encuentra en una habitación con aire acondicionado. 10 Establezca la temperatura inicial del fluido y la temperatura sólida inicial (en Parámetros sólidos)en 50 oF. Haga clic en Finalizar.



Ahora Flow Simulation crea un nuevo proyecto con los datos de Flow Simulation adjuntos. Haga clic



para ocultar el árbol de proyectos de Flow Simulation.



 Usaremos



el gestor Análisis de Flow Simulation para definir nuestro análisis, del mismo modo que utiliza el gestor de diseño del FeatureManager para diseñar sus modelos.



Haga clic con el botón derecho en el icono Dominio computacional y seleccione Ocultar para ocultar el cuadro de estructura alámbrica.



Especificar el ventilador Un ventilador es uno de los tipos de condición de contorno que define el flujo. Puede especificar Ventiladores en las superficies, libres de Condiciones de límite y Fuentes de calor. En las aberturas del modelo cerradas por tapas puede especificar ventiladores de entrada o de salida. También puede especificar ventiladores en cualquier cara dentro de la región de flujo como ventiladores internos. Un ventilador se considera como un dispositivo ideal quecrea un flujo con un cierto caudal de volumen (o masa), que depende de la diferencia entre las presiones de entrada y salida en las caras seleccionadas. Si analiza un modelo con un ventilador, debe estar familiarizado con las características del ventilador. En este ejemplo, utilizar uno de los ventiladores predefinidos disponibles en la base de datos de ingeniería. Si no puede encontrar un ventilador adecuado en la base de datos de ingeniería, puede definir su propio ventilador de acuerdo con las especificaciones del ventilador. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > recuadro > Ventilador. Aparece el diálogo Ventilador. A2-6



cuadro de



2 Seleccione la cara interna de la parte de la tapa de entrada como se muestra. (Para acceder a la cara interna, haga clic con el botón derecho del ratón en la tapa de entrada en la zona de gráficos y elija Seleccionar otro, mueva el puntero sobre los elementos de la lista de entidades hasta que se resalte la cara interna y, a continuación, haga clic en el botón izquierdo del ratón). 3 En Tipo, seleccione Ventilador de entrada externo . 4 En la lista Ventilador, en Predefinido / Axial / Papst, seleccione el elemento Papst 412.



5 En Parámetros termodinámicos, compruebe que la presión del medio ambiente corresponde a la presión atmosférica. 6 Acepte el Sistema de Coordenadas De Cara como sistema de coordenadas de referencia X como eje referencia .



y



se crea automáticamente en el centro de una cara plana al seleccionar esta cara como cara para aplicar la condición de contorno o el ventilador. El eje X de



 Sistema de coordenadas de cara



este sistema de coordenadas es normal para la cara. El sistema de coordenadas Cara se crea only cuando se selecciona una cara plana. 7 Haga clic en Aceptar . La nueva carpeta Fans y el ventilador de entrada externo 1 elemento aparecen en el árbol Análisis de Flow Simulation. puede editar el elemento Ventilador de entrada externo 1 o añadir un nuevo ventilador mediante el árbol Análisis de Flow Simulation. Esta carpeta permanece visible hasta que se elimina la última característica de este tipo. También puede hacer que una carpeta de entidades esté disponible inicialmente en el árbol. Haga clic con el botón derecho en el elemento de



 Ahora



nombre del proyecto y seleccione Personalizar árbol para agregar o quitar carpetas.



de salida de la carcasa están a presión atmosférica ambiente, el aumento de presión producido por el ventilador es igual a la caída de presión a través de la carcasa electrónica.



 Dado que las tapas



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



Especificación de condiciones límite Se requiere una condición de contorno en cualquier lugar donde el fluido entre o salga del modelo, excluyendo las aberturas en las que se especifica un ventilador. Unacondición bo undary se puede establecer en forma de presión, caudal de masa, caudal de volumen o velocidad. También puede utilizar el cuadro de diálogo Condición de contorno para especificar una condición de muro ideal que sea un muro adiabático, sin fricción o una condición de muro real para establecer la rugosidad de la pared y/o el coeficiente de conducción de temperatura y/o calor en las superficies del modelo seleccionadas. Para análisis internos con la conducción de calor en sólidos habilitados, también puede establecer la condición de pared térmica en paredes de modelo exterior especificando una coninclinación de muro exterior. 1 En el árbol de análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el icono Condiciones de contorno y seleccione Insertar condición de contorno . 2 Seleccione las caras internas de todas las tapas de salida como se muestra. 3 Seleccione Aperturas de presión Presión ambiental.



y



de presión del entorno se interpreta como una presión estática para los flujos salientes y como una presión total para los flujos entrantes.



 La condición



4 Mantenga los valores predeterminados en Parámetros termodinámicos, Parámetros de turbulencia, Capa de límites y Opciones. 5 Haga clic en Aceptar



. El nuevo



elemento Presión de entorno 1 aparece en el árbol Análisis de simulación de flujo.



A2-8



Especificación de fuentes de calor 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Origen de volumen . 2 Seleccione el chip principal en el gestor de diseño del FeatureManager desplegable para agregarlo a los componentes para aplicar el volumen Lista de



fuentes.



3 Seleccione la tasa de generación de calor como parámetro. 4 Ingrese 5 W en el cuadro de la



velocidad de la generación de calor.



5 Haga clic en Aceptar



.



6 En el árbol Análisis de simulación de flujo, haga clic- pausa-haga clic en el nuevo elemento VS Heat Generation Rate 1 y cámbiele el nombre a Main Chip.



volumen le permiten especificar la velocidad de generación de calor (porejemplo, en vatios) o la tasa de generación de calor volumétrico (por ejemplo, en vatios por volumen) o una condición de límite de temperatura constante para un volumen. También es posible especificar fuentes de calor superficial en términos de velocidad de transferencia de calor (porejemplo, en vatios) o flujo de calor (por ejemplo,



 fuentes de calor de



en vatios por área). Haga clic en cualquier parte del área gráfica para borrar la selección. 1 En el árbol de análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el icono Fuentes de calor y seleccione Insertar origen de volumen. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione los tres componentes



del condensador. 3 Seleccione la temperatura como Parámetro e introduzca 100 oF en el Caja de temperatura. 4 Haga clic en Aceptar



.



5 Haga clic, pausa y haga clic en el nuevo elemento VS Temperature 1 y cámbiele el nombre a Capacitores. Haga clic en cualquier parte del área gráfica para borrar la selección.



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



6 Siguiendo el mismo procedimiento descrito anteriormente, especifique las otras fuentes de calor de volumen de la siguiente manera: todos los chips en PCBs (componentesde chippequeño) con la tasa total de generación de calor de 4 W, Fuente de alimentación con una temperatura de 120oF.



7 Cambie el nombre de la fuente heat aplicada a la chips a pequeñas fichas y la fuente de calor para la fuente de alimentación a la fuente de alimentación. Haga clic en Archivo > Guardar.



Creación de materiales sólidos en la base de datos de ingeniería Los PCB reales están hechos de materiales laminados que consisten en varias capas de conductor de metal delgado entrelazados con capas de resina epoxi dieléctrica. En cuanto a la mayoría de los materiales laminados, las propiedades de un material pcb típico pueden variar mucho dependiendo de la dirección - a lo largo o a través de las capas, es decir, es anisotrópico. La base de datos de ingeniería contiene algunos materiales de PCB predefinidos con conductividad térmica anisotrópica. En este ejemplo de tutorial la conductividad térmica anisotrópica de los PCB no afecta mucho al rendimiento de refrigeración de overall, por lo que crearemos un material PCB que tenga la misma conductividad térmica en todas las direcciones para aprender a agregar un nuevo material a la base de datos de ingeniería y asignarlo a una pieza. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Base de datos de anillos de Enginee.



A2-10



2 En el árbol Base de datos seleccione Materiales / Sólidos / Definido por el usuario. 3 Haga clic en Nuevo elemento



en la barra de herramientas.



Aparece la pestaña Propiedades de elemento en blanco. Haga doble clic en las celdas vacías para establecer los valores de propiedades correspondientes. 4 Especifique las propiedades del material de la siguiente manera: Nombre , PCB tutorial, Comentarios , PCB isotrópica, Densidad de 1120 kg/m-3, Calor específico a 1400 J/(kg*K), Tipo de conductividad , Isotrópico Conductividad térmica 10 W/(m*K), Temperatura de fusión 390 K.



También necesitamos añadir un nuevo material que simula la conductividad térmica y otras propiedades térmicas de los componentes electrónicos. 5 Cambie a la pestaña Elementos y haga clic en Nuevo elemento en 6 Especifique las propiedades del material de virutas: Nombre á Tutorial componente package, Comentarios - Paquete de componentes, Densidad á 2000 kg/m-3, Calor específico: 120 J/(kg*K), Tipo de conductividad - Conductividad térmica isotrópica a 0,4 W/(m*K), Temperatura de fusión a 390 K.



7 Haga clic en Guardar



.



la barra de herramientas.



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



8 Haga clic en Archivo > Salir para salir de la base de datos. introducir las propiedades de material en cualquier sistema de unidades que desee escribiendo el nombre de la unidad después del valor y Flow Simulation convertirá automáticamente el valor introducido en el sistema SI de unidades. También puede especificar propiedades de material dependientes de la temperatura mediante la ficha Tablas y curvas .



 Puede



Especificación de materiales sólidos La operación Material sólido se utiliza para especificar el material para piezas sólidas en el ensamblaje. 1 En el gestor de análisis de Flow Simulation, haga clic conel botón derecho en el icono Materiales sólidos y seleccione Insertar material sólido. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione los componentes MotherBoard, PCB y PCB. 3 En la lista Sólido, expanda Definido por el usuario y seleccione Tutorial PCB.



4 Haga clic en Aceptar



.



5 Siguiendo el mismo procedimiento, especifique materiales sólidos para otros componentes: • para el chip principal y todas las pequeñas fichas asignan el nuevo material del paquete del componente Tutorial (disponible en Definido



por el usuario); • el disipador de calor está hecho de aluminio (disponible bajo Pre-Definido / Metales); • las tapas(Tapa de entrada, Tapa de salida, Tapa de agujero de tornillo y todas las tapas en los patrones DerivedLPattern1 y LocalLPattern1) están hechas del material Aislante (disponible bajo Pre-Definido / Gafas y Minerales).



Para seleccionar una pieza, haga clic en ella en el gestor de diseño del FeatureManager o en la zona de gráficos de SOLIDWORKS. 6 Cambie el nombre de cada material sólido asignado. A2-12



Los nombres nuevos y descriptivos deben ser: PCB - PCB tutorial, Chips - Paquete de componentestutorial, disipador de calor -Aluminio, Tapas - Aislador.



7 Haga clic en Archivo > Guardar.



Flow Simulation 2016 Tutorial



A2-13



Especificación de los objetivos de ingeniería Especificación de objetivos de volumen 1 En el árbol de análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el Objetivos y seleccione Insertar objetivos de volumen.



2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione todos los componentes de



Chip pequeño. 3 En la tabla Parámetro, active la casilla Máximo en la fila Temperatura (sólido). 4 Acepte el uso seleccionado para Conv. (Utilice para el control de convergencia) para utilizar este objetivo



para el control de convergencia. . 5 Haga clic en Aceptar El nuevo elemento VG



Max Temperature (Solid) 1 aparece en el árbolAnálisis de simulación de flujo. 6 Cambiar el nombre del nuevo artículo a VG Small Chips Max Temperature. También puede cambiar el nombre del elemento mediante el cuadro de diálogo Propiedades de operación que aparece si hace clic con el botón derecho en el elemento y selecciona Propiedades.



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



7 Haga clic con el botón derecho en el icono Objetivos y seleccione Insertar objetivos de volumen . 8 Seleccione el elemento Chip principal en el gestor de diseño del FeatureManager desplegable. 9 En la tabla Parámetro, active la casilla Máximo en la fila Temperatura (sólido).



10 Haga clic en Aceptar



.



11 Cambie el nombre del nuevo elemento VG Max Temperature (Solid) 1 a VG Chip Max Temperature. Haga clic en cualquier parte del área gráfica para borrar la selección.



A2-14



Especificación de objetivos de superficie 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Objetivos y seleccione Insertar objetivos de superficie.



2 Haga clic en la pestaña Análisis de simulación de flujo y haga clic en el elemento Ventilador de entrada externa 1 para seleccionar la cara en la que se va a aplicar el objetivo. 3 En la tabla Parámetro, active la casilla Av en el Fila de presión estática. 4 Acepte el uso seleccionado para Conv. (Utilice para el



control de convergencia) para utilizar este objetivo para el controlde convergencia. objetivos de la superficie X(Y, Z) - Componente de fuerza y X(Y,Z) - Componente de los objetivos de la superficie de par. Para estos puede seleccionar el sistema de coordenadas, en el que se calcularán estos objetivos.



 Observe los



5 En Plantilla de nombre , situada en la parte inferior del PropertyManager, hagaclic en Entrada



y, a



continuación, elimine el del cuadro Plantilla de nombre. 6 Haga clic en Aceptar



.



Aparece el nuevo objetivo DE presión estática de AV de entrada SG. Haga clic en cualquier parte del área gráfica para borrar la selección.



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



1 Haga clic con el botón derecho en el icono Objetivos y seleccione Insertar objetivos de superficie. 2 Haga clic en la pestaña Análisis de simulación de



flujo y haga clic en el elemento Presión de entorno 1 para seleccionar las caras en las que se va a aplicar el objetivo. 3 En la tabla Parámetro, active la primera casilla de verificación de la Fila de caudal de masa. 4 Acepte el uso seleccionado



para Conv. (Utilice para



el control de convergencia) para utilizar este objetivo para el control deconvergencia. 5 En Plantilla de nombre , ubicada en la parte inferior de la PropertyManager, haga clic en Salida y, a continuación, quite el campo de la Plantilla de nombre . 6 Haga clic en Aceptar . Aparece el objetivo DE caudal de masa de salida SG.



A2-16



Especificación de objetivos globales 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Objetivos y seleccione Insertar objetivos globales .



2 En Parámetro mesa seleccionar la Av casillas de verificación en el Estática Presión Y Temperatura (fluido) filas y aceptar seleccionadas Uso para Conv. (Uso para el control de convergencia) para utilizar estos objetivos para convergeréste Control.



3 Quite el campo del Nombre Plantilla y haga clic en Aceptar



. Aparecen los objetivos GG Av Static Pressure y GG Av P ar Temperature (Fluid). En este tutorial, los objetivos de ingeniería se establecen para determinar la a temperatura máxima de los componentes generadores de calor, el aumento de la temperatura en el aire y la caída de presión y el caudal de masa a través de la carcasa. 4 Haga clic en Archivo > Guardar. A continuación, hagamos check la configuración de resolución de geometría definida automáticamente para este proyecto.



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



Especificación de la configuración de malla 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Mallaglobal. 2 Mantenga el tipo Automático



predeterminado.



3 En Configuración, acepte el valor predeterminado para el Nivel de malla inicial



.



e 4 Haga clic en Tamaño de espacio mínimo introduzca 0,1 para el Tamaño de espacio mínimo (esdecir, el paso entre las aletas del disipador de



calor).  Introducir valores para el tamaño mínimo de separación y el



espesor mínimo de muro es importante cuando se tienen operaciones pequeñas. Establecer estos valores con precisión garantiza que la malla no "pasa" las entidades pequeñas. El espesor mínimo de la pared debe especificarse solo si hay células de fluido a cada lado de una pequeña operación sólida. En caso de análisis internos, no hay células de fluidos en el espacio ambiente fuera del recinto. Por lo tanto, los límites entre el flujo interno y el espacio ambiente siempre se resuelven properly. Es por eso que no debe tener en cuenta las paredes del armario de acero. Tanto el tamaño mínimo de separación como el espesor mínimo de la pared son herramientas que le ayudan a crear una malla adaptable al modelo, lo que resulta en una mayor precisión. Sin embargo, el ajuste de tamaño de espacio mínimo es el más potente. El hecho es que la malla de Flow Simulation se construye de modo que el nivel especificado de malla inicial controla el número mínimo de celdas de malla por tamaño de separación mínimo. Y este número es igual o mayor que el número de celdas de malla generadas por espesor mínimo de pared. Es por eso que incluso si tiene una operación de sólido fino dentro de la región de flujo, no es necesario especificar el espesor mínimo de la pared si es mayor o igual que el tamaño de separación mínimo. Es necesario especificar el espesor mínimo de pared si desea resolver muros finos más pequeños que los huecos más pequeños. 5 Haga clic en Aceptar



A2-18



.



Ejecución del cálculo 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resolver > Ejecutar. 2 Haga clic en Ejecutar. Tomará unos minutos calcular este problema en un PC típico.  Puede



notar que los diferentes objetivos toman un número diferente de iteraciones para converger. La filosofía orientada a objetivos de Flow Simulale permite obtener las respuestas que necesita en el menor tiempo posible. Para el examen- ple, si sólo estuviera interesado en la temperatura del fluido en el gabinete, Flow Simulation habría proporcionado el resultado más rápidamente que si el solucionador se le permitió converger completamente en todos los parámetros.



Ver los objetivos 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Trazados de objetivos en Resultados y seleccione Insertar. 2 En el cuadro de diálogo Objetivos, seleccione Todo. 3 Haga clic en Exportar a Excel. Se abrirá una hoja de cálculo de Excel con los resultados del objetivo. La primera hoja mostrará una tabla que resume los objetivos.



Ensamblaje de carcasa.SLDASM [Ventilador de entrada] Nombre del objetivo GG Av Presión Estática



SG



Presión estática AV de entrada GG Av Temperatura del Fluido Tasa de flujo de masa de salida VG Small Chips Max Temp VG Chip Temperatura máxima



SG



Unida d [lbf/i n2] [lbf/i n2] [F]



14.6968233



Valor promedio 14.69681983



14.69652943



14.69652842



60.96909274



60.85853697



60.7394792



60.98322376



-0.00719956



-0.007202107



-0.007197722



[F]



0.007198853 86.98115557



86.90565865



86.3595926



87.13962246



[F]



88.46975564



88.24520891



87.88016106



88.50827141



[lb/s]



Valor



Valor mínimo



Valor máximo



14.69681366



14.6968233



14.69652457



14.69653159



Se puede ver que la temperatura máxima en el chip principal es de aproximadamente 88,5 oF, y la temperatura máxima sobre las virutas pequeñas es de unos 87 oF.



 barra de progreso de los objetivos



es una característica cualitativa y cuantitativa del proceso de convergencia de objetivos. Cuando Flow Simulation analiza la convergencia del objetivo, calcula la excursión de amplitud del objetivo del valor promediado definido como la diferencia entre los valores máximo y mínimo del objetivo promediado sobre el



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



intervalo de análisis calculado a partir de la última iteración y compara esta excursión de amplitud con la excursión de amplitud del criterio de convergencia del objetivo, ya sea especificada por usted o determinada automáticamente por [Producto] como una fracción de laexcursión de amplitud de parmo físico del objetivo sobre el intervalo deanálisis calculado desde la cuarta iteración hasta que se completa un viaje. El porcentaje del criterio de convergencia del objetivo a la excursión de amplitud real del objetivo durante el intervalo de análisis se muestra en la barra de progreso de convergencia del objetivo (cuando la excursión de amplitud real del objetivo es igual o menor que el criterio de convergencia del objetivo, la barra de progreso se sustituye por la palabra "Conseguido"). Naturalmente, si la excursión de amplitud real del objetivo oscila, la barra de progreso oscila también, además, cuando se resuelve un problema difícil, puede retroceder notablemente, en particular desde el nivel "alcanzado". El cálculo puede finalizar si se han realizado las iteraciones (en viajes) necesarias para finalizar el cálculo, o sise cumplen los criterios de convergencia del objetivo antes de realizar el número necesario de iteraciones. Puede especificar otras condiciones de acabado a su discreción. Para analizar los resultados con más detalle, utilicemos las diversas herramientas de procesamiento de resultados de Flow Simulation. El mejor método para la visualización de cómo fluye el fluido dentro del gabinete es crear trayectorias de flujo.



Ajuste de la transparencia del modelo Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resultados > Visualización > Transparencia y establezca la transparencia del modelo en 0,75.



paso para el procesamiento de resultados es crear una vista transparente de la geometría, un 'cuerpo de vidrio'. De esta manera se puede ver fácilmente dónde planos cortados, etc. are situado con respecto a la geometría.



 El primer



A2-20



Visualización de trayectorias de flujo 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Trayectorias de flujo y seleccione Insertar. 2 Haga clic en la ficha Análisis de simulación de flujo y, a continuación, haga clic en el elemento Ventilador de entrada externa1 para seleccionar la cara interna de la tapa de entrada . 3 Establezca el Número de puntos en



200.



4 En Apariencia, establezca Dibujar trayectorias como bandas. 5 En la lista Color por,



seleccione Velocidad.



 Si se selecciona un parámetro en Color por



lista, las trayectorias se colorean de acuerdo con la distribución del parámetro especificado. Si selecciona Color fijo, todas las trayectorias de flujo tendrán un color fijo especificado por usted. 6 Haga clic en Aceptar



.



El nuevo elemento Trayectorias de flujo 1 aparece en el árbol Análisis de simulación de flujo.



Esta es la foto que deberías ver.



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



Observe que hay sólo unas pocas trayectorias a lo largo de la adyacente a la pared PCB y esto puede causar problemas con el enfriamiento de las virutas colocadas en este PCB. Además, el color azul indica baja velocidad delante de este PCB . Haga clic con el botón derecho en el elemento Trayectorias de flujo 1 y seleccione Ocultar. Haga clic en cualquier lugar



del área gráfica para borrar laselección. Examinemos ahora la distribución de velocidad con más detalle.



Visualización de trazados de corte 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Trazados de corte y seleccione Insertar. 2 Establezca el plano frontal como plano de sección. 3 En Curvas de nivel, cambie el parámetro a Velocidady, a continuación, seleccione Ajustar mínimo y máximo . Cambiar el Valores mínimos y máximos a 0 y 10 pies/s respectivamente. Los valores especificados producen una paleta en la que es más fácil determinar el valor. 4 Establezca el Número de niveles en



30.



5 Haga clic De acuerdo . El nuevo Parcela de corte Análisis 1 elemento aparece en el flujo Simulación Árbol. Stoelebcatrt. él top vista on el Standard Ves decirw



A2-22



Veamos ahora la temperatura del fluido. 6 Haga clic con el botón derecho en el icono Trazado de corte 1 y seleccione Editar definición.



7 Cambie el Desfase



a -0,3 en.



8 Cambie el parámetro de Velocidad a Temperatura (Fluido). 9 Cambie los valores Mínimo y Máximo a 50 y 120 F Respectivamente. 10 En Visualización, seleccione Vectores



.



11 Bajo la pestaña Vectores que aparece, asegúrese de que Static selecciona Vectores y el Parámetro se establece en Se Velocidady, a continuación, seleccione Ajustar mínimo y máximo . 12 Establezca el valor Máximo en 1 ft/s.  Especificando



los valores Min y Max personalizados, puede controlar la longitud del vector. Los vectores cuya velocidad supere el valor Max especificado tendrán la misma longitud que los vectores cuya velocidad es igual a Máx. Igual, los vectores cuya velocidad es menor que el valor Min especificado tendrán el mismo leng th quelos vectores cuya velocidad es igual a Min. Hemos establecido 1 ft/s para mostrar áreas de baja velocidad.



13 Cambie el Espaciado 14 Haga clic en Aceptar



a 0,18 in. .



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



Haga clic con el botón derecho en el elemento Trazado de corte 1 y seleccione Ocultar. Vamos a mostrar ahora la temperatura sólida.



Visualización de trazados de superficie 1 Haga clic con el botón derecho en el elemento Trazados de superficie y seleccione Insertar. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, haga clic en Chip principal, Disipador de calor y todos los componentes de small Chip para seleccionar sus superficies. 3 En Curvas de nivel, cambieel parámetro a Temperatura (sólido). 4 Cambie los valores Mínimo y Máximo a 50 y 120 F Respectivamente. 5 Haga clic en Aceptar



.



6 Repita los pasos 1 y 2 y seleccione la fuente de alimentación y todos los componentes del condensadors y, a continuación, haga clic en Aceptar



.



7 En la barra de herramientas Ver, haga clic en Estructura alámbrica para mostrar solo los contornos de la cara.



A2-24



Puede ver y analizar los resultados más a fondo con las herramientas de postprocesamiento que se mostraron en el tutorial Diseño de válvulas de bola. Flow Simulation le permite investigar rápida y fácilmente su diseño tanto cuantitativamente como qualitativamente. Los resultados cuantitativos, como la temperatura máxima en el componente, la caída de presión a través del gabinete y el aumento de la temperatura del aire, le permitirán determinar si el diseño es aceptable o no. Al ver resultados cualitativos como patrones de flujo de aire y patrones de conducción de calor en el sólido, Flow Simulation le proporciona la información necesaria para localizar áreas problemáticas o debilidades en su diseño y proporciona orientación sobre cómo mejorar u optimizar el diseño.



Primeros pasos: A2 - Transferencia de calor conjugada



A2-26



A3 Medios porosos



En este tutorial consideramos el flujo en una sección de un tubo de escape de automóvil, cuyo flujo de escape es resistido por dos cuerpos porosos que sirven como catalizadores para transformar el monóxido de carbono dañino en dióxido de carbono. Al diseñar un convertidor catalítico para automóviles, el ingeniero se enfrenta a un compromiso entre minimizar la resistencia del catalizador al flujo de escape mientras maximiza la superficie interna del catalizador y la duración de que los gases de escape estén en contacto con esa superficie. Por lo tanto, una distribución más uniforme del caudal de masa de escape sobre las secciones transversales del catalizador favorece su capacidad de servicio. Las capacidades de medios porosos de Flow Simulation se utilizan para simularcadacatalizador, lo que le permite modelar el volumen que el catalizador ocupa como una resistencia distribuida en lugar de modelar discretamente todos los pasajes individuales dentro del catalizador, lo que sería poco práctico o incluso imposible. Aquí, como ejemplo de tutorial deimulación de Flow S, consideramos la influencia del tipo de permeabilidad media porosa de los catalizadores (medios isotrópicos y unidireccionales de la misma resistencia al flujo) en la distribución del caudal de masa de escape sobre las secciones transversales de los catalizadores. Observaremos este último a través del comportamiento de las trayectorias de flujo de gases de escape distribuidas uniformemente sobre la entrada del modelo y pasando a través de los catalizadores porosos. Además, al colorear las trayectorias de flujo por la velocidad de flujo, el gas de escape resideen el tiempo en loscatalizadores porosos se puede estimar, lo que también es importante desde el punto de vista de la eficacia del catalizador.



Primeros pasos: A3 - Porosos Medios



Abrir el modelo de SOLIDWORKS 1 Haga clic en Archivo > Abrir. 2 En Abierto cuadro de diálogo, vaya a la Catalyst.SLDASM montaje ubicado en el A3 - Medios porosos carpeta y haga clic Abierto (o haga doble clic en el ensamblaje). Alternativamente, puede arrastrar y soltar el Catalyst.SLDASM archivo a un área vacía de SOLIDWORKS Ventana.



Salida Catalizadores porosos



Entr ada



la definición de project y ejecutar el proyecto Flow Simulation definido en de acuerdo con el tutorial, tendrá que abrir el ensamblado Catalyst.SLDASM ubicado en la carpeta A3 - Porous Media-Ready to Run y ejecutar los proyectos deseados.



 Omitir



Creación de un proyecto de simulación de flujo 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Asistente. Una vez dentro del asistente, escriba un nombre de proyecto: Isotropic. En Configuración para agregar el proyecto,mantenga Usar actual.  Asistente



para proyectos El



Asistente para proyectos le guía a través de la definición de las propiedades del proyecto paso a paso. A excepción de dos pasos (pasos para definir los fluidos del proyecto y el sólido predeterminado), cada paso tiene algunos valores predefinidos, por lo que puede aceptar estos valores (omitiendo el paso haciendo clic en Siguiente) o modificarlos según sus necesidades. Estos ajustes predefinidos son: sistema de unidades – SI, tipo de análisis – interno, no se consideran capacidades físicas adicionales, condición de pared – pared adiabática, condiciones iniciales – presión - 1 atm, temperatura - 293.2 K. Para este proyecto estos ajustes por defecto se adaptan perfectamente y A3-2



todo lo que tenemos que hacer es sólo para seleccionar Aire como el fluido del proyecto. Para evitar pasar por todos los pasos, usaremos el panel Navegador que proporciona un acceso rápido a las páginas del asistente. 2 Haga clic en una flecha



Flow Simulation 2016 Tutorial



a la derecha.



A3-3



3 En el panel Navegador, haga clic en Fluidos.



4 Abra la carpeta Gases, haga clic en Airey, a continuación, haga clic en Agregar.



5 Ya que no necesitamos cambiar otras propiedades que podemos cerrar el asistente. Haga clic en Finalizar en el panel Navegador. Puede hacer clic en Finalizar en cualquier momento, pero si intenta cerrar el Asistente sin especificar todas las propiedades obligatorias (como los fluidos del proyecto), el asistente no se cerrará y la página donde necesita definir con el icono de una propiedad que falta se marcará exclamación .







Ahora Flow Simulation crea un nuevo proyecto con los datos de Flow Simulation adjuntos. En el árbol Análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el icono Dominio computacional y seleccione Ocultar para ocultar el cuadro de estructura alámbrica negra.



Primera Steps: A3 - Porous Media



Especificación de condiciones límite 1 En el árbol Análisis de Simulación de flujo, haga clic con el botón derecho en el icono Condiciones de contorno y seleccione Insertar condición de contorno . 2 Seleccione la cara interna de la tapa de entrada como se muestra.



3 Seleccione Aperturas de flujo



y Velocidad de entrada.



4 Establezca la Velocidad Normal en Cara 5 Haga clic en Aceptar



a 10 m/s.



.



 Con la definición que acabamos de hacer, le dijimos a Flow Simulation que en



este aire de apertura está fluyendo hacia el catalizador con una velocidad de 10 m/s. 6 Seleccione la cara interna de la tapa de salida como se muestra. 7 Haga clic con el botón derecho en el icono Condiciones de contorno y seleccione Insertar condición de contorno .



8 Seleccione Aperturas de presión Presión estática .



y



9 Mantenga los valores predeterminados en Parámetros termodinámicos, Parámetros de turbulencia, Capa de límites y Opciones. 10 Haga clic en Aceptar



.



que acabamos de hacer, le dijimos a Flow Simulation que al abrir el fluido sale del modelo a un área de presión atmosférica estática.



 Con la definición



A3-4



Ahora podemos especificar medios porosos en este proyecto. Para ello, primero necesitamos especificar las propiedades del medio poroso (porosidad, tipo de permeabilidad, etc.) en la base de datos de ingeniería y, a continuación, aplicar esta operación a los componentes del ensamblaje.



Flow Simulation 2016 Tutorial



A3-5



Creación de medio poroso isotrópico en la base de datos de ingeniería El material que va a crear ya está definido en la base de datos de ingeniería en la carpeta Predefinida. Puede omitir la definición de material poroso y seleccionar el material "isotrópico" predefinido de la base de datos de ingeniería cuandofirme el material poroso en un componente más adelante en este tutorial. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Base de datos de ingeniería . 2 En el árbol Base de datos seleccione Medios porosos / Definido por el usuario .



3 Haga clic en Nuevo elemento en la barra de herramientas. Aparece la pestaña Propiedades de elemento en blanco. Haga doble clic en las celdas vacías para establecer los valores de propiedad correspondientes. 4 Nombra el nuevo medio poroso isotrópico. 5 En Comentario, haga clic en el botón y escriba los comentarios deseados para este medio poroso. La propiedad Comment es optional, puede dejar este campo en blanco. 6 Establezca la Porosidad del medio en 0,5. es la porosidad efectiva del medio poroso, definido como la fracción de volumen de los poros interconectados con respecto al volumen medio poroso total; aquí, la porosidad es igual a 0,5. La porosidad regirá la velocidad del flujo de escape en los canales medios porosos, que, a su vez, rige la residencia de los gases de escape en el catalizador poroso y, por lo tanto, la eficiencia del catalizador.



 Porosidad



7 Elija Isotrópico como tipo de permeabilidad .  En primer lugar vamos



a considerar una permeabilidad isotrópica, esdecir, un medio con permeabilidad no dependiendo de la dirección dentro del medio. Entonces, como alternativa, consideraremos una permeabilidad unidireccional, es decir, el medio permeable en una sola dirección.



8 Seleccione Caída de presión, Velocidad de flujo, Cotas como fórmula de cálculode resistencia .  Para nuestros medios seleccionamos la resistencia media de la presión, el caudal, las dimensiones, es decir, especificamos la resistencia media



porosa como k a unidades de s



-1



P×S



/(m×L) (en



), donde losparámetros del lado derecho se refieren a una muestra



de paralelepípedo probado del medio poroso, teniendo el área transversal S y la longitud L en la dirección de la muestra seleccionada, en la que el caudal de masa a través de la muestra es igual a m bajo la diferencia de presión de P entre los lados opuestos de la muestra en estadirección. En este proyecto especificaremos P a 20 Pa a m a 0,01 kg/s (y P a 0 Pa



Primeros pasos: A3 - Porosos Medios



a m a 0 kg/s), S a 0,01 m2, L a 0,1 m. Por lo tanto, k a 200 s-1. Conociendo S y L del catalizador insertado en el modelo y m del flujo a través de él, puede estimar aproximadamente la pérdida de presión en el catalizador del modelo de P a k×m×L/S. 9 Para la caída de presión frente a caudal, elijae Mass Caudal. Haga clic en el



botón para cambiar a la pestaña Tablas y curvas.



10 En la tabla Propiedad especifique la dependencia lineal de la caída de presión frente al caudal de masa como se muestra en la imagen derecha. 11 Vuelva a la pestaña Propiedades del elemento. 12 Establezca Longitud en 0,1 m y El área en 0,01 m2. 13 Acepte el valor predeterminado De tamaño de poro.



14 Haga clic en Guardar



.



15 Haga clic en Archivo, Salir para salir de la base de datos. Ahora aplicaremos el medio poroso especificado a los componentes del modelo que representan los cuerpos porosos. Tenga en cuenta que un medio poroso solo se aplica a un componente que no es tratado por Flow Simulation como un sólido. De forma predeterminada, todos los componentes del ensamblaje considerados se tratan como sólidos. Si hay un componente que se supone que no debe tratarse como sólido, debe deshabilitarlo en el cuadro de diálogo Control de componentes. Los componentes se desactivan automáticamente cuando se les asigna undiárito poroso mediante la creación de la condición Medio poroso, por lo que no es necesario deshabilitarlos manualmente.



A3-6



Especificación del medio poroso 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Medio poroso . 2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione los componentes Monolito y Monolito.



3 Expanda la lista de los definidos por el usuario porosos y seleccione Isotrópico. Si omitió la definición de medio poroso, utilice el material isotrópico disponible en Predefinido. 4 Haga clic en Aceptar



.



Para obtener la caída de presión total entre la entrada y la salida del modelo especificaremos un objetivo de ecuación basadoen dos objetivos de superficie.



Especificación de objetivos de superficie 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Objetivos y seleccione Objetivosde superficie densert .



2 Haga clic en la ficha Árbol de análisis de Flow Simulation y haga clic en el elemento Inlet Velocity 1 para seleccionar la cara interna de la tapa de entrada.



3 En la tabla Parámetro, active la casilla Av en el Fila de presión total. 4 Acepte el uso seleccionado para Conv. para utilizar este objetivo para el control de convergencia. 5 En Plantilla de nombre , situada en la parte inferior del PropertyManager, haga clic en Entrada



.



6 Haga clic en Aceptar



- el nuevo



Aparece el objetivo SG Inlet Av Total Pressure 1.



7 Haga clic con el botón derecho en el icono Objetivos y seleccione Insertar objetivos de superficie.



Primeros pasos: A3 - Porosos Medios



8 Haga clic en la ficha Árbol de análisis de Flow Simulation y haga clic en el elemento Presión estática 1 para seleccionar la cara interna de la tapa de salida.



9 En la tabla Parámetro, active la casilla Av en el Fila de presión total. 10 Acepte el uso seleccionado para Conv. para utilizar este objetivo para el control de convergencia. 11 En Plantilla de nombre , situada en la parte inferior del PropertyManager, haga clic en Salida . 12 Haga clic en Aceptar



- el nuevo Aparece el objetivo SG Outlet Av Total Pressure 1.



Especificar el objetivo de ecuación Objetivo de ecuación es un objetivo definido por una función analítica de los objetivos y/o parámetros existentes de las condiciones de datos de entrada. Este objetivo se puede ver como objetivo de ecuación durante el cálculo y mientras se muestran los resultados en laforma sam e como los otrosobjetivos. Como variables, puede utilizar cualquiera de los objetivos especificados, incluidos otros objetivosde ecuación,excepto los objetivos que dependen de otros objetivos de ecuación y los parámetros de las características de datos de entrada del proyecto especificado (condiciones generales iniciales o ambientales, condiciones de límite, ventiladores, fuentes de calor, condiciones iniciales locales). También puede utilizar constantes en la definición del objetivo de la ecuación. 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Objetivos y seleccione Insertar objetivo de ecuación . 2 En el panel de la parte inferior de la pantalla, haga clic en Agregar objetivo 3 En la lista Añadir objetivo, seleccione la Sg Inlet Av Total Pressure 1 objetivo y haga clic en Agregar . Aparece en el cuadro Expresión. 4 Haga clic en el botón menos "-" en la calculadora.



A3-8



.



5 Desde el Añadir objetivo lista seleccionar la Salida SG Av Total Presión 1 objetivo y haga clic . En el cuadro Expresión aparece la expresión resultante.



Añadir



utilizar objetivos (incluidos los objetivos de ecuación especificados anteriormente), parámetros de las condiciones de datos de entrada y constantes en la expresión que define un objetivo de ecuación. Si las constantes de la expresión representan algunos parámetros físicos (esdecir, longitud, área, etc.), asegúrese de que se especifican en el sistema de unidades del proyecto. Flow Simulation no tiene información sobre el significado físico de las constantes que utiliza, por lo que debe especificar la dimensionalidad del objetivo de ecuación por sí mismo.



 Puede



 Para añadir un área o un volumen de los elementos del modelo



(caras, componentes, etc.) como variable, cree previamente un objetivo correspondiente en las superficies o componentes deseados utilizando uno de los siguientes parámetros: Area (Fluid), Area (Solid), Volume (Fluid), Volume (Solid) y, a continuación, agregue el objetivo creado como una variable. 6 Asegúrese de que Presión y tensión esté seleccionada en la lista Dimensionalidad. . El nuevo elemento Objetivo de ecuación 1 aparece en el árbol de análisis de Flow Simulation.



7 Haga clic en Aceptar



Especificación de la configuración de malla 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Mallaglobal. 2 Mantenga el tipo Automático



predeterminado.



3 En Configuración, acepte el valor predeterminado para el Nivel de malla inicial



Tamaño de separación mínimo



.



y el



4 Haga clic en Mostrar malla básica para ver la malla básica predeterminada. 5 Haga clic en Aceptar



.



Primeros pasos: A3 - Porosos Medios



Ejecución del cálculo 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resolver > Ejecutar. 2 Haga clic en Ejecutar.



Una vez finalizado el cálculo, cierre el cuadro de diálogo Monitor.



Ver los objetivos 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Trazados de objetivos en Resultados y seleccione Insertar. 2 Seleccione el Objetivo de ecuación 1 en el cuadro de diálogo Objetivos. 3 Haga clic en Exportar a Excel. Se abrirá una hoja de cálculo de Excel con los resultados del objetivo. La primera hoja contendrá una tabla que presenta los valores finales del objetivo. Usted puede ver que la caída de presión total es de aproximadamente 120 Pa. catalyst.sldasm [Isotrópico] Goa l Na m e



SG Inlet A v Total P ressure



SG Outlet Av Total P ressure



Objetivo de Ecuación 1



U ni d a d [ P a ] [ P a ] [ P a ]



Ir a leer



V



Ave ra ge d a lue



M inim um V a lue



M a x im Umm Va lue



Progre ss [%]



Usar en conve rge nce



101506.4363



101507.7309



101505.5665



101512.5447



100



Y es



101382.9041



101383.1845



101382.9041



101383.7624



100



Y es



123.5321503



124.546383



122.5939074



128.7823036



100



Y es



Para ver la no uniformidad de la distribución del caudal de masa sobre la sección transversal de un catalizador, mostraremos trayectorias de flujo con puntos de inicio distribuidos uniformemente a través de la entrada.



A3-10



Visualización de trayectorias de flujo 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Trayectorias de flujo y seleccione Insertar. 2 Haga clic en la pestaña Flow Simulation Analysis Tree y, a continuación, haga clic en el elemento Inlet Velocity 1. Esto selecciona la cara interna de la tapa de entrada. 3 En Apariencia, en la lista Color



por, seleccione Velocidad.



4 Haga clic en Ajustar mínimo/máximo y número de niveles y establezca el valor Máximo en 12 m/s. 5 Haga clic en Aceptar



.



Para ver trayectorias dentro de los medios porosos aplicaremos algo de transparencia al modelo.



1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resultados > Visualización > Transparencia y establezca su valor en 0,75.



Esta es la foto que verás.



Para comparar la eficacia de un catalizador poroso unidireccional con un catalizador isotrópico, calculemos el proyecto con un medio poroso de tipo unidireccional.



Primeros pasos: A3 - Porosos Medios



Clonación del proyecto 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Clonar proyecto. 2 Escriba Unidireccional como nombre del proyecto. 3 Haga clic en Aceptar.



Creación de un medio poroso unidireccional en la base de datos de ingeniería El material que va a crear ahora ya está definido en el Database de ingeniería en la carpeta Predefinido. Puede omitir este paso y seleccionar el material "Unidirectional" predefinido de la base de datos de ingeniería al asignar el material poroso a un componente más adelante en este tutorial. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Base de datos de ingeniería. 2 En el árbol Base de datos seleccione Medios porosos / Definido por el usuario . 3 En la ficha Elementos, seleccione el elemento Isotrótrópico . 4 Haga clic en Copiar



.



5 Haga clic en Pegar . El nuevo elemento Copia de isotrópico (1) aparece en la lista. 6 Seleccione el elemento Copia de isotrópico (1) y



haga clic en la pestaña Propiedades del elemento.



7 Cambie el nombre del elemento a Unidireccional. 8 Cambie el tipo de Permeabilidad a Unidireccional. 9 Acepte el valor predeterminado De tamaño de poro.



10 Guarde la base de datos y salga. Ahora podemos aplicar el nuevo medio poroso a losonolitos m. A3-12



Especificar el medio poroso - Tipo unidireccional 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Porous Medium 1 y seleccione Editar definición. 2 Expanda la lista de Medio poroso definido por el usuario y seleccione UnidireccionalSi omitió la definición del medio poroso unidireccional, utilice el material unidireccional disponible en Predefinido. 3 En Dirección, seleccione el eje Z del Sistema de coordenadas globales.  Para medios porosos con



permeabilidad unidireccional, debemos especificar la dirección de permeabilidad como eje del sistema de coordenadas seleccionado (eje Z del sistema de coordenadas global en nuestro caso).



4 Haga clic en Aceptar



.



Dado que todas las demás condiciones y objetivos siguen siendo los mismos, podemos iniciar el cálculo inmediatamente.



Comparación de los catalizadores isotrópicos y unidireccionales Cuando finalice el cálculo, cree la gráfica de objetivos para el Objetivo de ecuación 1. catalyst. sldasm[Un i d i GoalName S G En le t A v T o t a l P res s u re



U n it



[ P a] S G O u t l t A in T o t a l P re s you are [ P a] E quat ion G o a l 1



[ P a]



r e c c t i o n a l]



Vylue 101501. 9 0 3 101382. 896 5 119. 006449



AvyragydVy Leer y 101504. 6104 101383. 1617 121. 4487616



m Vu M i n En



Un 903 Leer 101501. e 101382. 8965 119.



Myxi mumVy Leer e 1015 09. 5779



P r o g e ss [% ]



1013 83. 7941 125. 7838239



100 Y e s



U se En C o n v e r g e n c e



100 Y e s 100



Visualice las trayectorias de flujo como se ha descrito anteriormente.



Comparando las trayectorias que pasan a través de los catalizadores porosos isotrópicos y unidireccionales instalados en el tubo, podemos resumir:



Yes



Primeros pasos: A3 - Porosos Medios



Debido a la posición asimétrica del tubo de entrada con respect al tubo más grande en el que están instalados los cuerpos del catalizador, el flujo entrante no es uniforme. Puesto que el flujo entrante no es uniforme, el flujo dentro del primer cuerpo del catalizador es no uniforme también. Se observa que el tipo de catalizador (isotrópico o unidirectional) afecta tanto a la no uniformidad del flujo entrante (ligeramente) como, más sustancialmente, al flujo dentro de los catalizadores (especialmente al primer cuerpo del catalizador). En ambos casos, la corriente de gas entra principalmente en el primer cuerpo del catalizador, más cerca de la pared opuestaal tubo deentrada. Para el caso isotrópico, el gas fluye hacia el primer cuerpo más cerca de la pared que para el caso del catalizador unidireccional. Como resultado, el flujo en la porción inicial (alrededor de un tercio de la longitud del cuerpo) del primer body catalizadores notablemente más no uniforme en el catalizador isotrótrópico. Sin embargo, debido a la permeabilidad isotrópica, la corriente de gas principal se expande en el catalizador isotrópico y ocupa un volumen mayor en la siguiente parte del cuerpo que en los catalizadores unidireccionalest, lo que, debido a su permeabilidad unidireccional, impide que la corriente se expanda. Por lo tanto, el flujo en los dos últimos tercios del primer cuerpo del catalizador es menos no uniforme en el catalizador isotrópico. Dado que la distancia entre los dos cuerpos porosos instalados in el tubo es bastante pequeño, la corriente de gas no tiene tiempo para ser más uniforme en el volumen entre los cuerpos del catalizador, aunque en el caso unidireccional un cierto movimiento hacia la uniformidad es perceptible. Como resultado, la no uniformidad del flujo que ocurre en la salida del primer cuerpo del catalizador pasa al segundo cuerpo del catalizador. Entonces, se ve que la no uniformidad del flujo no cambia dentro del segundo cuerpo del catalizador. Ahora consideremos la velocidad de flujo dentro del catalizador. Esto es fácil de hacer ya que los colores de las trayectorias de flow indican el valor de velocidad de flujo de acuerdo con la paleta especificada. Para crear las mismas condiciones para comparar las velocidades de flujo en los catalizadores isotrópicos y unidireccionales, tenemos que especificar el mismo rango de velocidad para la paleta en ambos casos, ya que la velocidad de flujo máxima que rige el rango de valores para la paleta por defecto es algo diferente en estos casos. Se ve que, teniendo en cuenta el catalizador en general,las velocidades de flujo en los catalizadores isotrópicos y unidirectional son prácticamente los mismos. Por lo tanto, desde el punto de vista de la residencia del gas en el catalizador, no hay diferencia entre los catalizadores isotrópicos y unidireccionales. Podemos concluir que el catalizador isotrópico es más eficaz que el catalizador unidireccional (de la misma resistencia a los flujos uniformes), ya que el flujo en él, ensuconjunto, es más uniforme. A pesar de especificar la misma resistencia de los catalizadores al flujo, la pérdida de presión global es menor en aproximadamente un 2% en el caso de employing el catalizador unidireccional. Esta diferencia se debe a la diferente no uniformidad del flujo tanto en los cuerpos del catalizador como fuera de ellos.



A3-14



B Ejemplos intermedios



Los ejemplos intermedios que se presentan a continuación muestran cómo resolver problemas de ingeniería con Flow Simulation, utilizando algunas de las tareas más comunes como ejemplos. B1 - Determinación de la Pérdida Hidráulica B2 - Coeficiente de Arrastre del Cilindro B3 - Eficiencia del intercambiador de calor B4 Optimización de malla



Ejemplos intermedios:



B-2



B1 Determinación de la Pérdida Hidráulica



En la práctica de ingeniería, la pérdida hidráulica del cabezal de presión en cualquier sistema de tuberías se divide tradicionalmente en dos componentes: la pérdida debido a la fricción a lo largo de las secciones rectas de la tubería y la pérdida local debido a las características locales de la tubería, tales como curvas, tubos en T, varios gallos, válvulas, aceleradores, etc. Al determinarse, estas pérdidas se suman para formar la pérdida hidráulica total. Generalmente, no hay problemas en la práctica de ingeniería para determinar la pérdida de fricción en un sistema de tuberías ya que existen f ormulae relativamente simplesbasadas en investigaciones teóricas y experimentales. El otro asunto es la pérdida hidráulica local (o la llamada arrastre local). Aquí por lo general sólo se dispone de datos experimentales, que siempre están restringidos debido a su naturaleza, especialmente teniendo en cuenta la amplia variedad de formas de tubería (no sólo existentes, sino también avanzados) y dispositivos, así como los patrones de flujo sustancialmente complicados en ellos. Flow Simulation presenta un enfoque alternativo a los problemas onal de traditi asociadoscon ladeterminación de este tipo de arrastre local, lo que le permite predecir computacionalmente casi cualquier arrastre local en un sistema de tuberías con una buena precisión.



Abrir el modelo de SOLIDWORKS Haga clic en Archivo > Abrir. En el cuadro de diálogo Abrir, vaya al modelo Valve.SLDPRT ubicado en la carpeta B1 - Pérdida hidráulica y haga clic en Abrir (o haga doble clic en la pieza). Como alternativa, puede arrastrar y soltar el archivo Valve.SLDPRT a un área vacía de la ventana de SOLIDWORKS.  Para omitir el proyecto definition y ejecutar el proyecto Flow Simulation



definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el modelo Valve.SLDPRT ubicado en la carpeta B1 - Hydraulic Loss-Ready To Run y ejecutar los proyectos deseados.



Ejemplos intermedios: B1 - Determinación de la pérdida hidráulica



Descripción del modelo Esta es una válvula de bola. Al girar la manija se cierra o se abre la válvula. La pérdida hidráulica local (o arrastre) producida por una válvula de bola instalada en un sistema de tuberías depende del ángulo de giro de la válvula o del área de paso de flujo mínimo gobernada porella. Este último depende también de un parámetro geométrico de la válvula de bola, que es la relación de diámetro bola-tubo que rige el ángulo de la manija en el que se cierra la válvula: •• •



D



Bol s de arco sin 2-----------a Tubo D



La convención de ingeniería estándar para determinar la resistencia local es calculando la diferencia entre los cabezales dinámicos de fluidos medidos aguas arriba de la característica de tubería local (válvula de bola en nuestro caso) y aguas abajo de la misma, donde el flujo se ha vuelto uniforme (inalterado) de nuevo. Para extraer el arrastre local puro, la pérdida de fricción hidráulica en la tubería recta de la misma longitud debe restarse de la pérdida de cabeza dinámica medida. En este ejemplo obtendremos la pérdida de presión (arrastre local) en la válvula de bola cuyo mango se gira por un ángulo de 40 o. El análisis de válvula representa un análisis interno típico de Flow Simulation.



análisis de flujo interno se ocupan de los flujos dentro de tuberías, tanques, sistemas de climatización, etc. El fluido entra en un modelo en las entradas y sale del modelo a través de salidas.



 Los



Para realizar un análisis interno, todas las aberturas del modelo deben cerrarse con tapas, que son necesarias para especificar las condiciones de contorno de flujo de entrada y salida en ellas. En cualquier caso, el espacio modelo interno lleno de fluido debe estar completamente cerrado. Simplemente crea tapas como extrusiones adicionales que cubren las aberturas. En este ejemplo, las tapas son semitransparentes permitiendo una vista en la válvula.



B1-2



Para asegurarse de que el modelo está completamente cerrado, haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Comprobar geometría. En Tipo de análisis, seleccione Interno. A continuación, haga clic en Comprobar para calcular los volúmenes fluidos y sólidos del modelo. Si el volumen de



fluido es igual a cero, el modelo no se cierra. Haga clic en Mostrar volumen de fluidos para ver el volumen que ocupará el líquido en el análisis. Cierre el cuadro de diálogo Comprobar geometría.  la herramienta Comprobar geometría



le permite calcular el total volúmenes fluidos y sólidos, compruebe los cuerpos en busca de posibles problemas de geometría (es decir, contacto no válido) y visualice el área de fluido y el cuerpo sólido como modelos separados.



El primer paso es crear un nuevo proyecto de Flow Simulation.



Creación de un proyecto de simulación de flujo 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Asistente. El asistente de proyecto le guía a través de la definición de un nuevo proyecto de Flow Simulation. 2 En el cuadro de diálogo Nombre del proyecto, escriba un nuevo nombre de proyecto: Proyecto 1.  Cada proyecto de mulación Flow Siestá



asociado a una configuración deSOLIDWORKS. Puede asociar el proyecto a la configuración de SOLIDWORKS existente o crear una nueva configuración de SOLIDWORKS basada en la actual. Haga clic en Siguiente.



Ejemplos intermedios: B1 - Determinación de la pérdida hidráulica



3 En el cuadro de diálogo Sistema de unidades puede seleccionar el sistema de unidades deseado para la entrada y la salida (resultados). Para este proyecto, utilice el SISTEMA internacional SI de forma predeterminada. Haga clic en Siguiente.



cuadro de diálogo Tipo de análisis puede seleccionar El tipo interno o externo del análisis de flujo. Para ignorar los espacios internos cerrados que no participan en el análisis interno, seleccione Excluir cavidades sin condiciones deflujo. El eje de referencia del sistema de coordenadas global (X, Y o Z) se utiliza para especificar datos in una forma



4 En el



tabular o de fórmula en un sistema decoordenadas cilíndrico basado en este eje. Este cuadro de diálogo también le permite especificar características físicas avanzadas que puede tener en cuenta (conducción de calor en sólidos, efectos gravitacionales, problemas dependientes del tiempo, radiación de superficie a superficie, rotación). Especifique Tipo interno y acepte los demás valores predeterminados. Haga clic en Siguiente. 5 Puesto que usamos agua en este proyecto, abra la carpeta Líquidos y haga doble clic en el elemento Agua.  Engineering



Database contiene información física numérica sobre una amplia variedad de gases, sustancias líquidas y sólidas, así como superficies radiativas. También puede utilizar la base de datos de ingeniería para especificar un medio poroso. La base de datos de ingeniería contiene sistemas de unidades B1-4



predefinidos. También contiene curvas de ventilador definición de volumen o caudal de masa frente a la diferencia de presión estática para los ventiladores industriales seleccionados. Puede crear fácilmente sus propias sustancias, unidades, curvas de ventilador o especificar un parámetro personalizado que deseevisualizar. Haga clic en Siguiente.



Flow Simulation 2016 Tutorial



B1-5



6 Puesto que no tenemos intención de calcular la conducción de calor en sólidos, en el cuadro de diálogo Condiciones de muro puede



especificar las condiciones de contorno de muro térmico aplicadas de forma predeterminada a todos los muros del modelo que contactan con el fluido. Para este proyecto, acepte la función predeterminada unapared diabática que denota que todas las paredes del modelo están aisladas térmicamente. Haga clic en Siguiente. 7 En el cuadro de diálogo Condiciones iniciales, especifique los valores iniciales de los parámetros de flujo. Para problemas internos constantes, la especificación de estos valores más cerca del campo de flujo expected reducirá el tiempo de convergencia del análisis.



 Para problemas de flujo constante



Flow Simulation itera hasta que la solución converge. Para inestables (transitorios o dependientes del tiempo) problemas Flow Simulation marcha a tiempo durante un período especificado. Para este proyecto, utilice los valores predeterminados. Haga clic en Finalizar.  el árbol Análisis de Flow Simulation proporciona una especificación



conveniente de los datos del proyecto y la vista de los resultados. También puede utilizar el árbol Análisis de Flow Simulation para modificar o eliminar las distintas operaciones de Flow Simulation. Al mismo tiempo, aparece un dominio computacional en la zona de gráficos de SOLIDWORKS como un cuadro de estructura alámbrica.  El dominio computacional es un prisma



rectangular que abarca el área dentro de la



cual se realizan los cálculos de flujo y transferencia de calor. El siguiente paso es especificar Condiciones de límite. Las condiciones de contorno se utilizan para especificar características de fluido en las entradas y salidas del modelo en un análisis de flujo interno o en superficies de modelo en un análisis de flujo externo.



Ejemplos intermedios: B1 - Determinación de la pérdida hidráulica



Especificación de condiciones límite 1 Haga clic en Herramientas > Sistema de flujoion > Insertar > Condición de contorno. 2 Seleccione la cara interna de la tapa de entrada. La cara seleccionada aparece en la lista Caras para aplicar la condición de contorno.



3 En Tipo en la lista Tipo de condición de límite, seleccione el elemento Velocidad de entrada. 4 En Parámetros de flujo, haga clicen Velocidad normal a cara cuadro de edición y establecer su valor igual a 1 m/s (escriba el valor, las unidades aparecerán automáticamente). 5 Acepte todos los demás parámetros y haga clic en Aceptar



.



Esto simulará el flujo de agua que entra en la válvula con una velocidad de 1,0 m/s.



1 Seleccione la cara interna de la tapa de salida. 2 En la zona de gráficos, haga clic con el botón derecho del 18 del sistema fuera del modelo y seleccione Insertar condición de contorno > Otrosarchivos . El cuadro de diálogo



Condición de contorno aplicars con la cara seleccionada en Las caras para aplicar la condición



límite



Lista.  Antes de que comience el cálculo, Flow



Simulation comprueba las condiciones de contorno especificadas para el balance de B1-6



caudal de masa. La especificación de las condiciones de contorno es incorrecta si el caudal de masa total en las entradas no es igual al caudal de masa total en las salidas. En tal caso, el cálculo no se iniciará. Además, tenga en cuenta que el valor del caudal de masa se vuelve a calcular a partir de la velocidad o



Flow Simulation 2016 Tutorial



B1-7



valor de caudal de volumen especificado en una abertura. Para evitar problemas con la especificación de condiciones de contorno, se recomienda especificar al menos una condición de apertura de presión, ya que el caudal de masa en una abertura de presión se calcula automáticamente para satisfacer la ley de conservación de masa. y, en la 3 En Tipo, haga clic en Aperturas de presión lista Tipo de condición de contorno, seleccione el



elemento Presión estática. 4 En Parámetros termodinámicos, acepte el valor predeterminado valores de Presión estática (101325 Pa), Temperatura (293.2 K) y todos los demás parámetros. 5 Haga clic en Aceptar



.



Al especificar esta condición definimos que en la salida de la tubería de la válvula de bola el agua tiene una presión estática de 1 atm. Las pérdidas hidráulicas se calculan a través de la diferencia de presión total de salida y entrada P a partir de la siguiente fórmula:



P - 2 V 2



donde  es la densidad del agua, y V es la velocidad del agua. Puesto que ya conocemos la velocidad del agua (especificada por nosotros como 1 m/s) y la densidad del agua (998.1934 kg/m3 para el temperatura de 293,2 K), entonces nuestro objetivo es determinar el valor de presión total en la entrada y salida de la válvula. La forma más fácil y rápida de encontrar el parámetro de interés es especificar el objetivo de ingeniería correspondiente.



Especificación de objetivos de superficie 1 En el árbol Análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el Objetivos y seleccione Insertar objetivos de superficie. 2 Seleccione las caras internas de la tapa de entrada y la tapa de salida (esto se puede hacer fácilmente manteniendo presionada la tecla CTRL y haciendo clic en las condiciones de contorno correspondientes en el árbol Análisis de Flow Simulation). 3 Active la casilla Crear objetivo para cada superficie para crear dos objetivos independientes, es decir, uno para cada una de las caras seleccionadas.



4 En la tabla Parámetro, active la casilla Av en la



fila Presión total. 5 Acepte el uso seleccionado para Conv. para utilizar los objetivos que se están creando para el control de convergencia.



Ejemplos intermedios: B1 - Determinación de la pérdida hidráulica



6 Haga clic en Aceptar . Los nuevos elementos SG Av Total Pressure 1 y SG Av Total Pressure 2 aparecen en el árbol de análisis de simulación de flujo. Ahora el proyecto de Flow Simulation está listo para el cálculo. Flow Simulation finalizará el cálculo cuando se alcance el valor medio de estado estacionario de la presión total calculada en la entrada y salida de la válvula.



Especificación de la configuración de malla 1 Haga clic en Herramientas > Fsimulación baja > Mallaglobal. 2 Mantenga el tipo Automático



predeterminado.



3 En Configuración, acepte el valor predeterminado para el Nivel de malla inicial



.



4 Haga clic en Tamaño de espacio mínimo e introduzca 0,04 m para el Tamaño de espacio mínimo (esdecir, el paso entre las aletas del disipador de calor).



el tamaño de separación mínimo predeterminado y el grosor mínimo del muro utilizando información sobre las dimensiones generales del modelo, el dominio computacional y las caras en las que se especifican condiciones y objetivos. Sin embargo, esta información puede ser insuficiente para reconocer espacios relativamente pequeños y paredes de modelos delgados. Esto puede causar resultados inexactos. En estos casos, el tamaño mínimo de separación y el espesor mínimo de la pared deben especificarse manualmente.



 Flow Simulation calcula



5 Haga clic en Aceptar



Ejecución del cálculo B1-8



.



1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resolver > Ejecutar. Aparece el cuadro de diálogo Ejecutar.



2 Haga clic en Ejecutar para iniciar el cálculo.



Flow Simulation 2016 Tutorial



B1-9



Flow Simulation genera automáticamente una malla computacional dividiendo el dominio computacional en sectores, que se subdividen en celdas. Las celdas se refinan si es necesario para resolver la geometría del modelo correctamente. Durante la generación de mallapr ocess, puede ver el paso actual en el cuadro de diálogo Generación de malla.



Monitoreo del Solver



Una vez iniciado el cálculo, el cuadro de diálogo Monitor de solver le proporciona el estado actual de la solución. También puede supervisar los cambios de objetivo y ver los resultados preliminares en los planos seleccionados. En el panel inferior de la ventana Información Flow Simulation le notifica si se pueden producir resultados inapropiados. En el caso,el mensaje "Unvórtice cruza la aberturadepresión" parece informarle de que hay un vórtice cruzando la superficie de apertura en el que especificó el límite de presión Condición. En este caso, el vórtice se divide en componentes de flujo entrantes y salientes. Cuando el flujo entra y sale de una abertura, la precisión de los resultados disminuye. Además, no hay garantía de que se alcance la convergencia (es decir, el objetivo de estado estable). De todos modos, en caso de que un vórtice cruce una presión que abra los resultados obtenidos se convierten en sospechosos. Si esta advertencia persiste debemos detener el cálculo y lengthen el tubo de salida de la válvula de bola para proporcionar más espacio para el desarrollo del vórtice. También es conveniente conectar el tubo de entrada de la válvula de bola para evitar la perturbación de flujo causada por el obstáculo de la válvula para afectar los parámetros de condición de límite de entrada. Since la advertencia persiste, haga clic en Archivo > Cerrar para terminar el cálculo y salir de la Monitor solver. Puede ampliar fácilmente las secciones de entrada y salida de la válvula de bola cambiando la distancia de desfase para las operaciones Plano de entrada y Plano de salida. En su lugar,simplemente clonaremos el proyecto a la configuración de válvula larga de 40 grados.



Ejemplos intermedios: B1 - Determinación de la pérdida hidráulica



Clonación del proyecto 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Clonar proyecto. 2 En El nombre del proyecto,escriba Proyecto 2. 3 En la lista Configuración para agregar elroject Seleccione. 4 En la lista Configuración,



P, seleccione



seleccione 40 grados - válvulalarga.



5 Haga clic en Aceptar. 6 Flow Simulation ha detectado que el modelo se ha modificado. Confirme los dos mensajes de advertencia con Sí. El nuevo proyecto de simulación de flujo, unido a la configuración de válvula larga de 40 grados, tiene los mismos ajustes que el anterior conectado a la válvula corta de 40 grados para que pueda iniciar el cálculo inmediatamente. En el árbol Análisis de Simulación de flujo, haga clic con el botón derecho en el elemento raíz Del proyecto 2 y seleccione Ejecutar. A continuación, haga clic en Ejecutar para iniciar el cálculo. Cuando finalice el cálculo, cierre el cuadro de diálogo Monitor de solver. Veamos ahora el vórtice notificado por Flow Simulation durante el cálculo, así como la pérdida de presión total.



Visualización de trazados de corte 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Trazados de corte y seleccione Insertar. The Cut Plot Aparece el cuadro de diálogo.  El trazado de corte muestra los resultados de un parámetro seleccionado en un



vista seleccionada. Para definir la sección de vista, puede utilizar planos de SOLIDWORKS o modelar caras planas (con el desplazamiento adicional si es necesario). Los valores de los parámetros se pueden representar como una gráfica de curva de nivel, comolíneas iso, como vectores o en una combinación (porejemplo, curvas de nivel con vectores superpuestados).



B1-10



2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, expanda el elemento Válvula y seleccione Plano2. Su nombre aparece en el Plano de sección o Cara



plana



Lista. 3 En el cuadro de diálogo Trazado de cortes en Pantalla, además de mostrar Curvas de



nivel , seleccione Vectores



.



4 En Contornos, seleccione Velocidad (X) como parámetro mostrado. 5 En Vectores, establezca el Espaciado vectorial en



0,012



m y el Tamaño de flecha



en



0,02 m. 6 Haga clic en Aceptar



.



El nuevo elemento Trazado de corte 1 aparece en el árbol Análisis de simulación de flujo. Sin embargo, el trazado de corte no se puede ver a través del modelo no transparente. Para ver el trazado, puede ocultar el modelo haciendo clic



en Herramientas > Simulación de flujo > Resultados > Visualización > Geometría. Alternativamente,puede utilizar la Sección de



SOLIDWORKS estándar Ver



opción.



1 Haga clic en Ver > Pantalla > Sección Ver. En Sección 1, especifique Plano2 como Plano/Cara de sección de referencia y haga clic en Aceptar .



Ejemplos intermedios: B1 - Determinación de la pérdida hidráulica



2 En el árbol Análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el Dominio computacional y seleccione Ocultar. Ahora puede ver una gráfica de contorno de la velocidad y los vectores de velocidad proyectados en la gráfica.



Para una mejor visualización del vórtice puede escalar pequeños vectors: 1 En el árbol Análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el Corte el icono Trazado 1 y seleccione Editar definición.



2 En Vectores, haga clic en Ajustar mínimo y Máximo



y cambie el valor Mínimo



a 2 m/s.



 Al especificar el mínimo personalizado,



cambiamos el rango de longitud vectorial para que los vectores de áreas donde la velocidad sea menor que el valor mínimo especificado aparezcan como si fuera igual a Mínimo. Esto nos permite visualizar el área de baja velocidad con más detalle. 3 Haga clic en Aceptar



para guardar los cambios y salir del



cuadro de diálogo Trazado de corte. Inmediatamente se



actualiza el trazado de corte. Puede visualizar fácilmente el vórtice mostrando el flujo en relación con el eje X. Para ello, puede mostrar el componente x de velocidad en una paleta de dos colores y set el valor, separando dos colores, en cero. 1 En la zona de gráficos, haga doble clic en la barra de paletas o haga clic con el botón derecho en ella B1-12



y seleccione Editar.



Flow Simulation 2016 Tutorial



B1-13



2 En Configuración con el control deslizante, establezca Número de niveles en 3 En el cuadro Máximo,



escriba 1.



4 En el cuadro Mínimo,



escriba -1.



5 Haga clic en Aceptar



3.



.



Ahora la distribución del parámetro Velocidad (X) se muestra en la paleta rojo-azul para que todos los valores positivos estén en rojo y todos los valores negativos estén en azul. Esto significa que el área azul muestra la región del flujo inverso, es decir, la mitad



del vórtice. A continuación, mostraremos la distribución dela presión total dentro de la válvula.



Trabajar con la lista de parámetros De forma predeterminada, la presión total no se incluye en la lista de parámetros disponibles para mostrar. Para activar o desactivar un determinado parámetro físico para mostrarlo, utilice Personalizar lista de parámetros. 1 En la barra de paletas, haga clic en el título con el nombre



delparámetro de visualización current y seleccione Agregar parámetro.



Ejemplos intermedios: B1 - Determinación de la pérdida hidráulica



2 En el cuadro de diálogo Personalizar lista de parámetros abierto, expanda el grupo Cargas y seleccione Presión total .



3 Haga clic en Aceptar para guardar los cambios. 4 En la zona de gráficos, haga doble clic en la barra de paletas. En el cuadro de diálogo abierto, cambie el parámetro de visualización a Presión total .



5 En Configuración con el control deslizante, establecer el Número de niveles en



aproximadamente 30.



6 Haga clic en Aceptar para guardar los cambios y salir del cuadro de diálogo Barra de colores. Esto actualizará el trazado de corte actual para mostrar el trazado de contorno de presión total.



Mientras que la gráfica de corte muestra el patrón de flujo, utilizaremos la gráfica de objetivo de superficie para determinar los valores de entrada y salida de la presión total necesaria para calcular la pérdida.



Visualización de la gráfica de objetivos  La gráfica de objetivos le permite estudiar cómo se cambiael valor del



objetivo en el curso del cálculo. Flow Simulation utiliza Excel para mostrar los datos de trazado de objetivos. Cada trazado de objetivos se muestra en una hoja independiente. Los valores convergentes de todos los objetivos del proyecto se muestran en la hoja Resumen de un libro de Excel creado automáticamente. Haga clic en Ver > Visualizar > Vista de sección para ocultar la sección. B1-14



Resultados, haga clic conel botón derecho en el icono Trazados de objetivos y seleccione Insertar. Aparece el cuadro de diálogo Trazado



1 En el gestor de Flow Simulation, en



de objetivos.



Flow Simulation 2016 Tutorial



B1-15



2 Seleccione Todo. 3 Haga clic en Exportar a Excel. Se crea el libro de Excel Goals1. Este libro de trabajo muestra cómo cambió el objetivo durante el cálculo. Puede tomar el valor de presión total presentado en la hoja Resumen.



Valve.SLDPRT [40 grados - válvula larga] Nombre del objetivo SG Av Presión Total 1 SG Av Presión Total 2



Unida d [Pa] [Pa]



Valor 114709.6 101841.4



Valor promedio 114703.7 101841.9



Valor mínimo 114690.8 101841.4



Valor máximo 114720.5 101843.5



Progreso [%] 100 100



Uso en convergencia Sí Sí



De hecho, para obtener la pérdida de presión sería más fácil especificar un objetivo de ecuación con la diferencia entre las presiones de entrada y salida como la expresión del objetivo de la ecuación. Sin embargo, para demostrar las amplias capacidades de Flow Simulation, vamos a calcar la pérdida de presión con la calculadora gasdinámica desimulación de flujo.



varias fórmulas de la dinámica de fluidos, que pueden ser útiles para los cálculos de ingeniería. La calculadora es una herramienta muy útil para estimaciones aproximadas de los resultados esperados, así como para cálculos de valores de característica y referencia importantes. Todos los cálculos de la Calculadora se realizan únicamente en el sistema internacional de unidades SI, por lo que no se debe introducir ninguna unidad de parámetro y la configuración de Unidades de simulación de flujo no se aplica en la Calculadora.



 La calculadora contiene



Trabajar con calculadora 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Calculadora. 2 Haga clic con el botón derecho en la celda A1 en la hoja Calculadora y seleccione Nueva fórmula. Aparece el cuadro de diálogo Nueva fórmula. 3 En la casilla Seleccionar el nombre del nuevo árbol de fórmulas, expanda el elemento Presión y temperatura y active la casilla Pérdida total de presión. 4 Haga clic en Aceptar. La fórmula de pérdida de presión total aparece en la hoja Calculadora. En la columna Resultado (o A)verá el nombre de la fórmula, en las columnas siguientes (B, C,etc.) verá los nombres de los argumentos de fórmula (variables y constantes). Puede escribir todos los valores de los argumentos de fórmula en las celdas bajo sus nombres en las unidades SI, o copiarlos y pegarlos from la tabla de



hoja de cálculo de Excel deobjetivos obtenida a través del cuadro de diálogo Objetivos. El valor del resultado aparece en la celda de la columna Resultado inmediatamente cuando se introducen todos los argumentos y se hace clic en otra celda. 1 Especifique los valores en las celdas de la siguiente manera:



Ejemplos intermedios: B1 - Determinación de la pérdida hidráulica



Densidad 998.1934 (la densidad del agua a la temperatura especificada de 293,2 K), Velocidad 1.



2 Abra el libro de Excel goals1 y copie el valor de SG Av Total Pressure 1 en el Portapapeles. 3 Vaya a la Calculadora, haga clic en la celda B2 y presione Ctrl+V para pegar el valor del objetivo desde el Portapapeles. 4 Vuelva a Excel, copie el Valor De Sg Av Total Presión 2. Ir a la Calculadora haga clic en el C2 celda y prensa Ctrl+V. Haga clic en cualquier celda libre. Inmediatamente el Total pérdida de presión valor aparece en el Resultado 25.78308



114709.6



101841.4



Columna. 5 Haga clic en Archivo > Guardar. 6 En el cuadro de diálogo Guardar como, vaya a la carpeta donde se encuentra el modelo de válvula de bola utilizado en este ejemplo, escriba la válvula de bola para el nombre de archivo y haga clic en Guardar. 7 Haga clic en Archivo > Salir para salir de la calculadora. Para obtener el arrastre local puro, es necesario restar del valor obtenido la pérdida de presión total debido a la fricción en una tubería recta de la misma longitud y diámetro. Para ello, realizamos los mismos cálculos en el modelo de válvula de bola con el handle en laposición de ángulo de 0o. Puede hacerlo con la configuración de válvula larga de 00 grados. Dado que las condiciones especificadas son las mismas para la configuración de válvulas largas y 00 grados, es útil conectar elproyecto deimulación Flow S existente a la configuración de válvulas largas de 00 grados. Clonar el proyecto actual a la válvula de 00 grados - larga Configuración. Puesto que en ángulo cero la válvula de bola se convierte en una tubería recta simple, no hay necesidad de establecer el valor de tamaño de hueco mínimo menor que el tamaño de hueco predeterminado que, en nuestro caso, se establece automáticamente igual al diámetro de la tubería (el tamaño de hueco mínimo automático sedesenroscó en el tamaño característico de las caras en las que se establecen las condiciones de contorno). Tenga en cuenta que el uso de un B1-16



tamaño de separación más pequeño dará como resultado una malla más fina y, a su vez, se requerirá más tiempo de la computadora y memoria para el cálculo. Para resolver su tarea de la manera más eficaz debe elegir la configuración óptima para la tarea.



Flow Simulation 2016 Tutorial



B1-17



Cambio de la resolución de geometría Compruebe que el Proyecto 3 es el proyecto activo. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Mallaglobal. 2 Haga clic en Tamaño de separación mínima para borrar la definición 3 Haga clic en Aceptar



manual.



.



Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resolver > Ejecutar. A continuación, haga clic en Ejecutar para iniciar el cálculo. Después el Cálculo Es Terminado Crear el Gol conspirar. el metas2 Libro Es Creado. Vete a Excel Entonces Seleccione el Ambos Células En el Valor Columna Y Copia Ellos En el Portapapeles. Nombre del objetivo



Unidad



SG Av Presión Total 1



[Pa]



SG Av Presión Total 2



[Pa]



Valor 2292 102034.39 26 101830.



Valor promedio 101830 102034.1 67 . 00 52



Valor mínimo 102031.5296 101829.188



Ahora puede calcular la pérdida de presión total en una tubería recta. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Calculadora. 2 En el menú Calculadora, haga clic en Archivo > Abrir. Vaya a la carpeta donde guardó el archivo de calculadora anteriormente en este tutorial y seleccione el archivo ball valve.fwc. Haga clic en Abrir. 3 Haga clic en la celda B4 y en la barra de herramientas Calculadora haga clic para pegar datos desde



el Portapapeles.



4 Guarde el valor existente de la pérdida de presión total: haga clic en la celda A2,



haga clic en



, luego haga clic en la celda A7 y, finalmente, haga clic en



.



Ejemplos intermedios: B1 - Determinación de la pérdida hidráulica



5 Haga doble clic en el Nombre7 celda y tipo 40 Grados.



25.78308 114709.6 102034.4 101830.2



25.78308



6 Haga clic con el botón derecho en la celda Presión total en el punto 1 y seleccione Agregar relación. Aparece el cursor.



7 Haga clic en la celda B4. El valor de la presión total ahora se toma de la célula B4.



114709.6



8 Haga clic con el botón derecho en la celda Presión total en el punto 2 y seleccione Agregar relación.



102034.4



101830.2



9 Haga clic en la celda B5. El valor de la presión total se toma ahora del B5 celda. Inmediatamente se vuelve a calcular el valor de presión total. 102034.4



102034.4 101830.2



Ahora puede calcular la resistencia local en la válvula de bola con el mango establecido en 40o.



B1-18



Pérdida total de presión (40 deg)



Pérdida total de presión (0 deg)



Local Drag



25.78



0.41



25.37



B2 Coeficiente de arrastre del cilindro



Declaración de problema Flow Simulation se puede utilizar para estudiar el flujo alrededor de objetos y para determinar las fuerzas de elevación y arrastre resultantes en los objetos debido al flujo. En este ejemplo utilizamos Flow Simulation para determinar el coeficiente de arrastre de un cilindro circular sumergido en una corriente de fluido uniforme. El eje del cilindro está orientado perpendicularmente a la corriente. Los cálculos se realizan para un rango de números Reynolds (1, 1000, 105), donde Reá







-



------ ---



---D----



, D es el diámetro del cilindro, U es la velocidad de la corriente de fluidos,  es el







densidad, y  es la viscosidad dinámica. El coeficiente de arrastre para el cilindro se define como:



CD 1



F D



2 --  U DL



2



donde FD es la fuerza total en la dirección del flujo (esdecir, arrastre) que actúa sobre un cilindro de diámetro D y longitud L. El objetivo de la simulación es obtener el coeficiente de arrastre predicho por Flow Simulation y compararlo con los datos experimentales presentados en Ref.1.



Ejemplos intermedios: B2 - Coeficiente de arrastre del cilindro



Apertura del modelo Haga clic en Archivo > Abrir. En el cuadro de diálogo Abrir, vaya al cilindro 0.01m. Pieza SLDPRT situada en la carpeta B2 - Arrastrar coeficiente-cilindro 0.01m y haga clic en Abrir (o haga doble clic en la pieza). Alternativamente, puede arrastrar y soltar el cilindro 0.01m. SLDPRT a un área vacía de la ventana de SOLIDWORKS.  Para omitir la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de



Simulación de flujo definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el cilindro 0.01m. Pieza SLDPRT situada en el B2 - Arrastrar Coeficientecilindro 0.01m-Listo para funcionar o el cilindro 1m. SLDPRT parte B2 Arrastrar coeficiente- cilindro 1m - Listo para ejecutar carpeta y ejecutar los proyectos deseados. El problema del cilindro considerado aquí representa un típico Análisis.



de flujos externos se ocupan de los flujos sobre o alrededor de un modelo, como flujos sobre aeronaves, automóviles,



 Los análisis



edificios, etc. Para los análisis de flujo externo, los límites de campo lejano son los límites del dominio computacional. También puede resolver un problema de flujo externo e interno combinado en un proyecto de Flow Simulation (por ejemplo, fluir alrededor y a través de un edificio). Si el análisis incluye una combinación de flujos internos y externos, debe especificar Tipo externo para el análisis. El primer paso es crear un nuevo proyecto de Flow Simulation.



Creación de un proyecto de simulación de flujo 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Asistente. El asistente de



proyecto le guía a través de la definición de un nuevo proyecto de Flow Simulation. En este proyecto analizaremos el flujo sobre el cilindro en el Reynolds número 1. B2-2



2 En el cuadro de diálogo Nombre del proyecto, escriba un nuevo nombre de proyecto: Re 1. Haga clic en Siguiente.



3 En el cuadro de diálogo Sistema de unidades puede seleccionar el sistema de unidades deseado para la entrada y la salida (resultados). En este proyecto especificaremos el Sistema Internacional SI por defecto. Haga clic en Siguiente.



4 En el cuadro de diálogo Tipo de análisis, seleccione un Tipo externo de análisis de flujo. Este cuadro de diálogo también le permite especificar características físicas avanzadas que desea incluir en el análisis. En este proyecto no utilizaremos ninguna de las características físicas avanzadas



 Para ignorar los espacios



internos cerrados dentro del sólido se puede seleccionar Excluir espacios internos; sin embargo no existen



espacios internos dentro del cilindro en este tutorial. El eje de referencia del sistema de coordenadas global (X, Y o Z) se utiliza para especificar datos en forma tabular o de fórmula con respecto a un sistema de coordenadas cilíndrico basado en este eje.  El flujo sobre un cilindro es constante en un Reynolds número Re



< 40 (véase el cilindro Redefinir definición anterior) e inestable (depende del



tiempo) en Re > 40. Puesto que en este tutorial el primer cálculo se realiza en Re 1, para acelerar la ejecución, realizamos un análisis de estado estable. Haga clic en Siguiente.



Ejemplos intermedios: B2 - Coeficiente de arrastre del cilindro



5 Puesto que usamos agua en este proyecto, abra la carpeta Líquidos y haga doble clic en el elemento Agua. Haga clic en Siguiente.



6 En el cuadro de diálogo Condiciones de muro, puede especificar las condiciones de muro térmico predeterminadas aplicadas a todos los muros del modelo en contacto con el fluido. En este proyecto mantenemos la configuración de pared adiabática predeterminada, denotando que todas las paredes del modelo están aisladas térmicamente y aceptan la rugosidad de pared cero predeterminada. Haga clic en Siguiente.  Para un problema externo constante, como



el cilindro de este tutorial, el cuadro de diálogo Condiciones iniciales y ambientales le pide que especifique las condiciones de flujo ambiental de la corriente libre sin interrupciones. Por lo tanto, especificará las condiciones iniciales dentro del dominio computacional y las condiciones de límite en los límites del dominio computacional. Las condiciones ambientales son parámetros termodinámicos (presión estática y temperatura por defecto), velocidad y turbulencia. En este proyecto consideramos el flujo bajo las condiciones termodinámicas predeterminadas (es decir, la atmósfera estándar a nivel del mar), y establecemos la velocidad de la corriente entrante (componente X) de acuerdo con el número reynolds deseado. Para mayor comodidad, podemos usar el cuadro Dependencia para especificar la velocidad de flujo entrante en términos del número de Reynolds. 7 Haga clic en el campo Velocidad en dirección X. El botón Dependencia está habilitado. 8 Haga clic en Dependencia. La endencia deladep Aparece el cuadro de diálogo. B2-4



puede especificar datos en varias maneras: como constante, como una dependencia tabular o de fórmula en x, y, z, r, ,  coordenadas y tiempo t (sólo para el análisis dependiente del tiempo). El radio r es la distancia desde un punto hasta el eje de referencia seleccionado desde el sistema de coordenadas de referencia (el



 Uso de dependencia



Flow Simulation 2016 Tutorial



B2-5



Sistema de coordenadas global para todos los datos establecidos en los cuadros de diálogo Asistente y Configuración general), mientras que  y  son los ángulos polares y acimutales del sistema de coordenadas esféricas, respetando. Por lo tanto, mediante la combinación de r, y coordenadas , puede especificar datos en sistemas de coordenadas cilíndricos o esféricos. 9 En la lista Tipo de dependencia, seleccione Definición de fórmula . 10 En el cuadro Fórmula, escriba la fórmula



que define el flujo velocidad utilizando el número Reynolds: 1*(0.0010115/0.01/998.19). Aquí: 1 – Número de Reynolds (Re) 0.0010115 (Pa*s) - viscosidad dinámica del agua () a la temperatura especificada de293,2 K 0.01 (m) - diámetro del cilindro (D) 998.19 (kg/m3)-Densidad del agua() a la temperatura especificada de293,2 K 11 Haga clic en Aceptar. Volverá al cuadro Condiciones iniciales y ambientales.



de diálogo



Para la mayoría de los flujos es difícil tener una buena estimación de su turbulencia a priori, por lo que se recomiendautilizar losparámetros de turbulencia predeterminados. Los valores de intensidad de turbulencia predeterminados propuestos por Flow Simulation son del 0,1% para los análisis externos y del 2% para los análisis internos y estos valores son adecuados para la mayoría de los casos. En este proyecto aceptamos elvalor predeterminado de 0,1%. Haga clic en Finalizar. El proyecto se crea y el dominio computacional 3D se genera automáticamente. En este tutorial estamos interesados en determinar sólo el coeficiente de arrastre del cilindro, sin efectos 3D contables. Por lo tanto, para reducir el tiempo de CPU requerido y la memoria del ordenador, realizaremos un análisis bidimensional (2D) en este tutorial.



Especificación de la simulación 2D 1 En el árbol Análisis de Flow Simulation, expanda el elemento Datos de entrada. 2 Haga clic con el botón derecho en el icono Dominio computacional y seleccione Editar definición.



Ejemplos intermedios: B2 - Coeficiente de arrastre del cilindro



3 En Tipo, seleccione Simulación 2D que el eje Z es el eje del cilindro).



y Plano XY (ya



4 Automáticamente, la condición Simetría se especifica en los límites Z min y Z maxdel dominio computacional en Tamaño y condiciones. Puede ver que los límites máximos Z min y Zse establecen automáticamente, basándose en las cotas del modelo. Por lo tanto, la longitud del cilindro de referencia L en la fórmula de arrastre del cilindro (CD) presentada anteriormente esigual a L-Z max-Z min a 0,002 m.



la mayoría de los casos, para estudiar el campo de flujo alrededor de un cuerpo externo e investigar los efectos de los cambios de diseño se recomienda utilizar el tamaño de dominio computacional predeterminado según lo determinado por Flow Simulation. Sin embargo, en este caso compararemos los resultados de Flow Simulation con resultados experimentales y we le gustaría determinar el coeficiente de arrastre con un alto grado de precisión. Con el fin de eliminar cualquier perturbaciones del flujo entrante en los límites del Dominio Computacional debido a la presencia del cilindro, estableceremos manualmente los límites más lejos del cilindro. La precisión se incrementará a expensas del tiempo de CPU y la memoria requeridos debido al mayor tamaño del dominio computacional.



 Para



5 En Tamaño y condiciones, especifique las coordenadas X e Y de los límites del dominio computacional como se muestra en la imagen de la derecha. 6 Haga clic en Aceptar



.



Puesto que el flujo entrante está alineado con la dirección del eje X, el coeficiente de arrastre del cilindro se calcula a través del componente X de lafuerza que actúa sobre el cilindro. El componente X de la fuerza se puede determinar fácilmente especificando el objetivo de Simulación de flujo adecuado. En este caso, deberá especificar la Fuerza (X) como Objetivo Global. Esto garantiza que el cálculo no se terminaráhastaque Force (X) esté completamente convergente en todo el dominio computacional (esdecir, en la superficie del cilindro).



B2-6



Especificar un objetivo global 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Objetivos globales . 2 En la tabla Parámetro, active la primera casilla de verificación de la fila Fuerza (X). 3 Acepte el uso seleccionado para Conv. para utilizar este objetivo para el control de convergencia.  Al elegir x, y, z-componentes de



Fuerza (o Torque) como objetivo, puede seleccionar el sistema de coordenadas en el que se calculan estos objetivos. En este ejemplo, el sistema de coordenadas global predeterminado cumple la tarea. 4 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento Fuerza GG (X) 1 aparece en el árbol Análisis de simulación de flujo.



Especificar un objetivo de ecuación Una vez finalizado el cálculo, puede calcular manualmente el coeficiente de arrastre a partir del valor de fuerza obtenido. En su lugar, deje que Flow Simulation realice todos los cálculos necesarios especificando un objetivo de ecuación . 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Objetivode ecuación. 2 En el panel de la parte inferior de la pantalla, haga clic en Agregar objetivo



.



3 En la lista Agregar objetivo, seleccione el objetivo GG Force (X) 1 y haga clic en Agregar . Aparece en el cuadro Expresión. 4 Utilice los botones de la calculadora o el teclado para completar la expresión de la siguiente manera: Fuerza de GG (X) 1? /(0.002*(1*0.0010115)-2)*(2*998.19*0.01).



5 Seleccione Sin unidad en la lista Dimensionalidad.



Ejemplos intermedios: B2 - Coeficiente de arrastre del cilindro



6 Escriba Coeficiente de arrastre en el cuadro Nombre de objetivo.



7 Haga clic en OK Simulation.



. El nuevo objetivo de ecuación aparece en el árbol Análisis de Flow



Para comparar los resultados de Flow Simulation con la curva experimental tomada de Ref.1,realizaremos cálculos teniendo en cuenta los valores numéricos de Reynolds de 1, 103 y 105. Al igual que con la Re 1, el Cilindro 0.01m. SLDPRT se utilizará para calcular el flujo en el número reynolds de 103. El Cilindro 1m.SLDPRT se utilizará para calcular el flujo en elnúmero de105.



Especificación de la configuración global de malla 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Mallaglobal. 2 Mantenga el tipo Automático



predeterminado.



3 En Configuración, especifique el Nivel de malla inicial de 5 y aceptar el tamaño mínimo de brecha definido automáticamente



y Factor de relación Haga clic en Aceptar



B2-8



.



.



Especificación de la configuración de malla local Para resolver una región local alrededor del cilindro correctamente, usaremos la opción Malla local. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Mallalocal. 2 En el área gráfica, seleccione la superficie lateral del cilindro. 3 EnRefinación equidistante, active la casilla Refinamiento equidistante y, a continuación, establezca el Número de vaciados • 1, el Nivel Equidistante Máximo Distancia de desfase 1



1



y el



a 0,004 m.



Configuración de la solución Refinamiento de malla adaptable Con el nivel especificado de valor de malla inicial de 5, puede que no sea suficiente resolver con precisión la calle de vórtice detrás de un cilindro. Por lo tanto, para mejorar la precisión de la solución en esta región, es conveniente realizar un refinamiento de malla adicional (adaptativo) durante el cálculo. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Opciones de control decálculo. 2 Vaya a la pestaña Refinamiento. 3 En Dominio global,



especifique el nivel de refinamiento n.o 1. 4 Expanda la configuración de refinamiento item y asegúrese de que el valor del elemento Estrategia de refinamiento está establecido en Tabular. 5 Para editar la tabla de refinamientos, primero asegúrese de que el valor de Unidades es establecido en Viajes. A continuación, haga clic en el en el campo Tabla de refinamientos.



Ejemplos intermedios: B2 - Coeficiente de arrastre del cilindro



6 En la ventana abierta, haga clic en Agregar fila. Aparecerá una sola fila en blanco. 7 Introduzca el valor de 2 en la fila creada. Esto significa que el refinamiento de malla se producirá durante el cálculo cuando el valor de los viajes alcance 2. 8 Haga clic en Aceptar. Vaya a la pestaña Finalización. 9 En Condiciones de finalización,asegúrese de que el conjunto Refinamientos está activado . 10 Desactive los viajes. 11 Haga clic en Aceptar.



Clonación del proyecto 1 En el árbol Análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en la parte superior Re 1 y seleccione Clonar proyecto. 2 En el cuadro Nombre del proyecto, escriba Re 1000.



3 Haga clic en Aceptar. Ahora Flow Simulation crea un nuevo proyecto con los datos de Flow Simulation adjuntos. Dado que el nuevo proyecto es una copia del proyecto Re 1 Flow Simulation, solo necesita cambiar el valor de velocidad de flujo de acuerdo con el número de Reynolds de 1000. Utilice el cuadro de diálogo



Configuración general para cambiar los datos especificados en el Asistente, excepto la configuraciónde Unidades y Resolución de resultados y geometría. configuración general siempre presenta el estado actual de los parámetros del proyecto. Puede cambiar la configuración general para corregir la configuración realizada en el Asistente o para modificar la proyecto creado con la plantilla de simulación de flujo de requisitos del proyecto.



 La



B2-10



acuerdo con los nuevos



Cambio de la configuración del proyecto 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Configuración general . Aparece el cuadro de diálogo Configuración general. 2 Como se ha mencionado



anteriormente, dado que el flujo sobre un cilindro es inestable en Re > 40, seleccione la función física



dependiente del tiempo para este proyecto. 3 En el Navegador, haga clic en Condiciones iniciales y ambientales.



4 Haga clic en el campo Velocidad en dirección X y, a continuación, haga clic en Dependencia.



5 En el cuadro Fórmula, escriba la



fórmula para el nuevo número de Reynolds: 1e3*(0.0010115/0.01/998.19). 6 Haga clic en Aceptar para volver al cuadro



de diálogo Configuración general.



7 Haga clic en Aceptar para guardar los cambios y cerrar la Configuración general



cuadro de diálogo.



Cambiar el objetivo de la ecuación 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Coeficiente de arrastre en Objetivos y seleccione Editar definición.



2 En el cuadro Expresión, escriba la nueva fórmula para el nuevo número de Reynolds: Fuerza de GG (X) 1o /(0.002*(0.0010115*10-3)-2)*(2*998.19*0.01).



3 Seleccione Sin unidad en la lista Dimensionalidad.



Ejemplos intermedios: B2 - Coeficiente de arrastre del cilindro



4 Haga clic en Aceptar



para guardar los cambios y cerrar el panel Objetivo de ecuación.



En los experimentos realizados con un medio fluido, el gran aumento del Reynolds number se obtiene generalmente aumentando tanto la velocidad como la dimensión general del modelo (esdecir, el diámetro del cilindro), ya que es difícil aumentar solo la velocidad por ejemplo 105 veces. Puesto que nuestra simulación se realiza sólo con agua, vamosa aumentarel diámetro del cilindro a 1 m para realizar el cálculo en un número Reynolds de 105. Clonar un proyecto es conveniente si desea crear proyectos similares para el mismo modelo. La forma más fácil de aplicar la misma configuración general del proyecto a otro modelo es utilizar la plantilla de simulación de flujo.



opciones generales del proyecto que se pueden usar como base para un nuevo proyecto. Estos ajustes son: tipo de problema, entidades físicas, fluidos, sólidos, parámetros de flujo inicial y ambiental, condición de calor de pared, geometría y resolución de resultados, yajustes de nit. Observe que las condiciones de límite, Ventiladores, Condiciones iniciales, Objetivos y otras características accesibles desde el menú Herramientas > Simulación de flujo > Insertar, así como los resultados no se almacenan en la plantilla. Inicialmente, solo está disponible la plantilla predeterminada de Internal Water, pero puede crear fácilmente sus propias plantillas.



 plantilla contiene todas las



Creación de una plantilla 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Crear plantilla. Aparece el cuadro de diálogo Crear plantilla. 2 En el cuadro Nombre de plantilla , escriba Cylinder Drag. 3 Haga clic en Guardar. Se crea la nueva plantilla de Flow Simulation.



se almacenan como . fwp en el /Plantilla, para que pueda aplicar fácilmente una plantilla a cualquier modelo creado anteriormente.



 Todas las plantillas



4 Guarde el modelo. A continuación, cree un nuevo proyecto basado en la plantilla Cylinder Drag.



B2-12



Creación de un proyecto a partir de la plantilla Abra el archivo Cylinder 1m.SLDPRT ubicado en la carpeta del cilindro 1m. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Nuevo. Aparece el cuadro de diálogo Nuevo proyecto. 2 En el cuadro Nombre del proyecto, escriba Re 1e5. 3 En la lista Plantillas de proyecto, seleccione Arrastrar cilindro . 4 Haga clic en Aceptar. El proyecto recién creado tiene la misma configuración que el proyecto Re 1000 con el modelo de cilindro 0,01m. Las únicas excepciones son Resolución de geometría y Tamaño de dominio computacional, que se calculan mediante Flow Simulation de acuerdo con la nueva geometría del modelo. Observe que se conservan la configuración de simulación 2D y el objetivo global. A continuación, puede modificar el proyecto de acuerdo con la nueva geometría del modelo. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Dom computacional y ajuste el tamaño del dominio computacional como se muestra en la imagen de la derecha. 2 Haga clic en Aceptar



.



3 Abra el cuadro de diálogo Configuración general y haga clic en Condiciones iniciales y ambientales, haga clic en el campo Velocidad en dirección X y, a continuación, haga clic en Dependencia.



4 Cambie la fórmula del componente X de velocidad de la siguiente manera: 1e5*(0.0010115/1/998.19).



Haga clic en Aceptar para volver al cuadro de diálogo Configuración general. De forma predeterminada, Flow Simulation determina la base de longitud de turbulencia predeterminada igual al uno por ciento de la dimensión general del modelo(es decir, el diámetro del cilindro). Dado que el proyecto Re 1e5 se creó a partir de la plantilla, heredó el valor de longitud de turbulencia queseató para el cilindro pequeño (d a 0,01 m). Para el cilindro 1m necesitamos cambiar este valor. 5 En el cuadro de diálogo Configuración general, expanda el



elemento Parámetros de turbulencia. Escriba 0,01 m en el campo Longitud de turbulencia.



6 Haga clic en Aceptar.



Ejemplos intermedios: B2 - Coeficiente de arrastre del cilindro



7 Cree elobjetivo de cuación E para el coeficiente de arrastre del cilindro como se describió anteriormente. En el cuadro Expresión, escriba la fórmula: Fuerza de GG (X) 1o /(0.2*(0.0010115*10-5)-2)*(2*998.19*1).



8 Seleccione Sin unidad en la lista Dimensionalidad. 9 Escriba Coeficiente de arrastre en el cuadro Nombre de objetivo. 10 Haga clic en Aceptar



.



11 Abra el cuadro de diálogo Configuración de malla local. 12 En Refinamiento equidistante, cambie la Distancia de desfase de 1 Ahora puede resolver todos los proyectos creados para ambos cilindros.



Resolver un conjunto de proyectos Flow Simulation le permite resolver automáticamente un conjunto de proyectos que existen en cualquier documento abierto actualmente. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resolver > Ejecutarpor lotes.



2 Active resolver



la casilla en la fila



Todos los proyectos para



seleccionar



para todos los proyectos (Re 1, Resolver



Re 1000, Re 1e5). También active la



casilla Cerrar monitor en el Fila de todos los



proyectos. Cuando la



casilla Cerrar monitor B2-14



a 0,4 m.



está activada, Flow Simulation cierra automáticamente la



ventana Monitor de solver cuando finaliza el cálculo. 3 Haga clic en Ejecutar.



Flow Simulation 2016 Tutorial



B2-15



Obtención de resultados Una vez completados todos los cálculos, vaya al modelo de cilindro 0,01 m y active el proyecto Re 1000 en el árbol de proyectos de Flow Simulation. Crear trazado de objetivos para obtener el valor de Coeficiente de arrastre: 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resultados > Cargar/Descargar resultados. 2 En el árbol Análisis de Flow Simulation, en Resultados, haga clic con el botón derecho en el icono Trazados de objetivos y seleccione Insertar. Aparece el cuadro de diálogo Trazado de objetivos. 3 Seleccione Todo. 4 Haga clic en Exportar a Excel. Se crea el libro de Excel Objetivos 1. Cambie a Excel para obtener el valor. Active el proyecto Re 1 y cargue los resultados. Cree la gráfica de objetivos para ambos objetivos.



cilindro 0 .01 m . sldprt [Re 1 [Predeterminado]] Objetivo N soy e



Fuerza GG ( X) 1 Arrastrar Coe fficie nt



U ni da d [N ] []



División V



1.13749E09 11.0976343 6



Y en la rabia d V alue



Minimal um V alue



Max im Umm V alue



1.1556E- 09



1.11394E- 09



2.06274E- 09



11.27430439



10.86781129



20.1245433



5



cilindro 0,01 m . sldprt [Re 100 0 [Predeterminado]] Objetivo N soy e



Fuerza GG ( X) 1 Arrastrar Coe fficie nt



U ni da d [N ] []



División V



Y en la rabia d V alue



Minimal um V alue



Max im Umm V alue



0.000153932



0.000136561



0.000112434



0.000154141



1.501798647



1.332316358



1.096931104



1.503832854



6 Cambie a la parte del cilindro 1m, active el proyecto Re 1e5, cargue los resultados y



cree la gráfica de objetivos para ambos objetivos.



cilindro 1 m . sldprt [Re 1 e 5 [Predeterminado]] Objetivo N soy e



U ni da d



División V



Y en la rabia d V alue



Minimal um V alue



Max im Umm V alue



Fuerza GG ( X) 1 Arrastrar Coe fficie nt



[N ] []



0.584113821



0.568015738



0.530879405



0.591260201



0.569874105



0.554168466



0.517937455



0.576846268



Incluso si el cálculo es constante, el valor promediado es más preferido, ya que en este caso el efecto de oscilación es de menos perceptibilidad. Usaremos el valor de objetivo promedio para los otros dos casos también.



Ejemplos intermedios: B2 - Coeficiente de arrastre del cilindro



Ahora puede comparar los resultados de Flow Simulation con la curva experimental.



Re



0.1



1



10



1 Ronald L. Panton, "Flujo incompresible"



B2-16



1000



00000000



Segunda edición. John Wiley & sons Inc., 1995



B3 Eficiencia del intercambiador de calor



Declaración de problema Flow Simulation se puede utilizar para estudiar el flujo de fluidos y la transferencia de calor para una amplia variedad de equipos de ingeniería. En este ejemplo utilizamos Flow Simulation para determinar la eficiencia de un intercambiador de calor de contraflujo y para observar la temperatura y los pasadores de flujodentro de él. Con Flow Simulation la determinación de la eficiencia del intercambiador de calor es sencilla y al investigar los patrones de flujo y temperatura, el ingeniero de diseño puede obtener información sobre los procesos físicos involucrados dando así guidance para mejoras en el diseño. Una medida conveniente del rendimiento del intercambiador de calor es su "eficiencia" en la transferencia de una cantidad determinada de calor de un fluido a mayor temperatura a otro fluido a menor temperatura. La eficiencia se puede determinar si se conocen las temperaturas en todos los openings de flujo. En Flow Simulation se especifican las temperaturas en las entradas de fluidos y se pueden determinar fácilmente las temperaturas en las salidas. La eficiencia del intercambiador de calor se define de la siguiente manera:



Transferencia de calor ꞓ - máxima transferencia de calor posible



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de



calor transferenciade calor ꞓ= maximatranferencia de calor



La transferencia de calor real se puede calcular como la energía perdida por el fluido caliente o la energía obtenida por el fluido frío. La transferencia de calor máxima posible se logra si uno de los fluidos fuera adesenergar un cambio de temperatura igual a la diferencia de temperatura máxima presente en el intercambiador, que es la diferencia en las temperaturas de entrada del líquidos fríos y calientes, respectivamente:  deentrada T . Por lo tanto, la eficiencia de un contraflujo –



frío caliente



EntradaT – Salida T



heat exchanger es defined as follows:  ---h----o------



T – Entrada T EntradaCaliente Frío



- si la capacidad de capacidad del fluido caliente es menor



T T h an c o ld fl u i d as p acitySalida rate o r –- -Entrada - - - - - - si la tasa de capacidad del fluido caliente es superior a - d - la T



t



Entrada



– Entrada T



frío caliente



velocidad de capacidad de fluido frío, donde la velocidad de capacidad es el producto del flujo de masa y el speci fic tapa de calor acity: Cá m c (Ref.2) El objetivo del roject pes calcular la eficiencia del intercambiador de calor de contraflujo. Además, determinaremos la temperatura media de la pared del tubo central del intercambiador de calor. El valor de temperatura de pared obtenido se puede utilizar más para el análisis estructural y de fatiga.



Apertura del modelo Haga clic en Archivo > Abrir. En el cuadro de diálogo Abrir, vaya al ensamblado Heat Exchanger.SLDASM ubicado en la carpeta B3 - Heat Exchanger y haga clic en Abrir (o haga doble clic en el ensamblado). Como alternativa, puede arrastrar y soltar el archivo Heat Exchanger.SLDASM a un área vacía de la ventana de SOLIDWORKS.



la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de simulación de flujo definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el ensamblado Heat Exchanger.SLDASM ubicado en la carpeta B3 Heat Exchanger-Ready To Run y ejecutar el proyecto.



 Para omitir



B3-2



Agua fría á 0,02 kg/sEntrada T a 293,2 K Agua caliente



Air e



A c e r o



Aire caliente a 10 m/sEntrad a



Ta



600 K



Creación de un proyecto de simulación de flujo 1 H a g a c l i c e n H e r r



a m i e n t a s > S i m u l a c i ó n d e f l u j o > P r o y e c t o , A s i s t e n



t e



. 2 E s c r i b a L e v e l 3 c o m o n o m b r e d e l p r o y e c t o



. E l



n o m b r e ' N i v e l 3 ' f u e e l e g i d o



e m a



s e c a l c u l a r á u t i l i z a n d o



e l



p o r q u e



n i v e l



e s t e



d e



p r o b l



r e s o l u c i



ó n



o U n i d a d e s ,



d e r e s u l t a d o s 3 . Haga clic en Siguiente.



3 E n e l c u a d r o d e d i á l o g



s e l e c c i o n e e l



s i s t e m a d e u n i d a d e s



d e s e a d o p a r a l a e n t r a d a y l a s a l i d a ( r e s u l t a d o



s ) . P a r a e s t e p r o y e c t o u t i l i z a r e m o s e l S i s t e m a



I n t e r n a c i o n a l S I



p o r d e f e c t o . Haga clic en Siguiente.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



4 En el cuadro de diálogo Tipo de análisis entre Operaciones físicas, seleccione Conducción de calor en sólidos.  De forma predeterminada,



Flow Simulation cons iderará la conducción de calor no en sólidos, sino solo dentro del fluido y entre las paredes y el fluido (es decir, la convección). La selección de la opción Conducción de calor en sólidos permite la combinación de convección y transferencia heat de conducción, conocida como transferencia de calor conjugada. En este proyecto analizaremos la transferencia de calor entre los fluidos a través de las paredes del modelo, así como dentro de los sólidos. Haga clic en Siguiente. 5 Dado que se utilizan dos fluidos (agua y aire) en este proyecto, expanda la carpeta Líquidos y agregue Agua y, a continuación, expanda la carpeta Gases y agregue Aire a la lista De fluidos del proyecto. Compruebe que el tipo de fluido predeterminado es Líquidos. Haga clic en Siguiente. 6 Puesto que hemos seleccionado la opción Conducción de calor en sólidos en el paso Tipo de análisis del asistente, el Aparece el cuadro de diálogo Sólido predeterminado. En este cuadro de diálogo se



especifica el material sólido por defecto aplicado a todos los componentes sólidos. Para asignar un material diferente a un componente de ensamblaje determinado, debe crear una condición de material sólido para este componente. Si el material sólido que desea especificar como valor predeterminado no está disponible en la tabla Sólidos, puede hacer clic en Nuevo y definir una nueva sustancia en la base de datos de creación de motores. El tubo y su enfriador en este proyecto están hechos de acero inoxidable. Expanda la carpeta Aleaciones B3-4



y haga



clic en Acero inoxidable 321 para



convertirlo en el material sólido predeterminado. Haga clic en Siguiente.



Editor de materiales de SOLIDWORKS ' SOLIDWORKS ' SolidWORKS ' ha asignado previamente un material sólido, puede importar este material en Flow Simulation y aplicar este material sólido al componente en el proyecto de Flow Simulation utilizando la



 Si el



opción Insertar material desde modelo accesible en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas.



Flow Simulation 2016 Tutorial



B3-5



7 En el cuadro de diálogo Condición de muro, seleccione Coeficiente de transferencia de calor como Condición



térmica de pared exterior predeterminada.  Esta condición



permite definir la transferencia de calor de las paredes externas del modelo a un fluido externo (no modelado) especificando la temperatura del fluido de referencia y el valor del coeficiente de transferencia de calor. Establezca el valor del coeficiente de transferencia de calor en 5 W/m2/K. Deje la rugosidad del muro predeterminado (cero). Haga clic en Siguiente.



8 En el cuadro de diálogo



Condiciones iniciales en Los parámetros de la termodinámica entran 2 atm en la celda Valor para el parámetro Presión. Flow Simulation convierte



automáticamente el valor introducido en el sistema de unidades seleccionado. Haga clic en Finalizar aceptando los valores predeterminados de otros parámetros para los conditions iniciales. Después de finalizar el asistente, completará la definición del proyecto mediante el Gestor de simulación. En primer lugar, puede aprovechar la simetría del intercambiador de calor para reducir el tiempo de CPU y la memoria necesarios para el cálculo. Since este modelo es simétrico, es posible "cortar" el modelo a la mitad y utilizar una condición de contorno de simetría en el plano de simetría. Este procedimiento no es necesario, pero se recomienda para análisis eficientes.



Especificar la condición de simetría 1 En elárbol Análisis de imulación de Flow S, expanda el elemento Datos de entrada. 2 Haga clic con el botón derecho en el icono Dominio computacional y seleccione Editar definición.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



3 En Tamaño y condiciones, seleccione la simetría condición en el límite máximo X y el tipo 0 en el X máx. Caja



el tamaño del dominio manualmente, seleccione el elemento Dominio computacional en el gestor de análisis de Flow Simulation y, en la zona de gráficos, haga clic y arrastre los controladores de flecha en los lados del marco de dominio computacional a las posiciones deseadas y, a continuación, ajuste las coordenadas exactas en las anotaciones que aparecen.



 Para cambiar



4 Haga clic en Aceptar



.



Especificar un subdominio de fluidos Puesto que hemos seleccionado Líquidos como el Tipo de fluido predeterminado y Agua como el fluido predeterminado en el asistente, necesitamos especificar otro tipo de fluido y seleccionar otro fluido (aire) para la región de fluido dentro del tubo a través del cual fluye el aire caliente. Podemos hacerlo creando un subdominio fluido. Al definir los parámetros de un subdominio de fluidos especificaremos Gas como el tipo de fluido fo la regiónseleccionada, Aire como el fluido y la temperatura inicial de 600 K y la velocidad de flujo de 10 m/s como las condiciones iniciales en la región de fluido seleccionada. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Subdominio de fluidos. 2 Seleccione la cara interna brida 1 (en contacto con el fluido). Inmediatamente, el subdominio fluido que va a crear se muestra en la zona de gráficos como un cuerpo de color azul.  Para especificar el subdominio fluido dentro de



una región fluida, debemos especificar esta condición en una de las caras situadas en el límite de la región, B3-6



es decir, en el límite entre sustancias sólidas y fluidas. El subdominio fluido especificado en el límite de la región se aplicará a toda la región de fluido. Puede comprobar si la región que desea aplicar un subdominio fluido está seleccionada correctamente examinando la visualización fluida del subdominio en la zona de gráficos.



Flow Simulation 2016 Tutorial



B3-7



3 En Selección, acepte el sistema de coordenadas predeterminado y el eje Referencia. 4 En Fluidos en la lista Tipo de fluido, seleccione Gases /Gases reales / Vapor. Dado que Air se definió en el asistente como uno de los fluidos del proyecto y ha seleccionado el tipo de fluido adecuado, aparece como el fluido asignado al subdominio de fluido.



 En el cuadro de grupo Fluidos, Flow Simulation permite especificar el tipo de fluido y/o los fluidos que se asignarán para el subdominio de fluidos, así como las características de flujo, en función del tipo de fluido seleccionado. 5 En Parámetros de flujo en el cuadro Velocidad en dirección Z, escriba -10. permite especificar parámetros de flujo iniciales,parámetros termodinámicos iniciales y



 Flow Simulation le



parámetros de turbulencia iniciales (después de seleccionar una cara para aplicar el subdominio fluido). Esta configuración se aplica al subdominio fluido especificado. 6 En Parámetros termodinámicos,cambiela Presión y



De St a 1 atm y 600 K Respectivamente. Flow Simulation convertirá automáticamente el valores introducidos en el sistema de unidades seleccionado. Temperatura



Estas condiciones iniciales no son necesarias y los parámetros del flujo de entrada de aire caliente se definen por la condición de límite, pero las especificamos para mejorar la convergencia de cálculo. 7 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento Subdominio fluido 1 aparece en el árbol Análisis. 8 Para identificar fácilmente la condición especificada, puede asignar un nombre más descriptivo para el elemento Subdominio fluido 1. Haga clic con el botón derecho en el elemento Subdominio fluido 1 y seleccione Propiedades. En el cuadro Nombre, escriba Aire caliente y haga clic en Aceptar.  También



puede hacer clic-pausa-clic en un elemento para cambiarleelnombre



directamente en el árbol Análisis de Flow Simulation.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



Especificación de condiciones límite 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Condiciones de contorno del gestor de simulación de flujo y seleccione Insertar condición de contorno. Aparece el cuadro de diálogo Condición de límite. 2 Seleccione el componente Tapa de entrada de agua. El componente seleccionado aparece en la lista Caras para aplicar la condición de contorno.



3 En Selection, acepte el sistema de coordenadas y el



ejede



referencia predeterminados.



especifica una nueva condición de contorno, aparecerá en la zona de gráficos una llamada que muestre el nombre de la condición y los valores predeterminados de los parámetros de condición. Puede hacer doble clic en la llamada para abrir el cuadro de diálogo de edición rápida.



 Si



4 En Parámetros de flujo en el caudal de masa caja, establezca el valor igual a 0,01 kg/s. Puesto que el plano de simetría reduce a la mitad la abertura, necesitamos especificar la mitad del caudal de masa real. . El nuevo elemento Flujo de masa de entrada 1 aparece en el árbol Análisis.



5 Haga clic en Aceptar



Esta condición límite especifica que el agua entra en la chaqueta de acero del intercambiador de calor a un caudal de masa de 0,02 kg/s y una temperatura de 293,2 K. 1 Cambie el nombre del elemento



Flujo de masa de entrada 1 a Flujo de masa de entrada - Agua fría.



B3-8



A continuación, especifique la condición de presión del entorno de salida de agua. 1 En el árbol Análisis de Simulación de flujo, haga clic con el botón derecho en el icono Condiciones de contorno y seleccione Insertar condición de contorno . 2 Seleccione el componente Tapa de salida de agua. El componente seleccionado aparece en la lista Caras para aplicar la condición de contorno. 3 En Tipo, haga clic en Aperturas de presión y, en la lista Tipo de condición de contorno, seleccione el elemento Presión de entorno. 4 En Parámetros termodinámicos, acepte el valor de Presión del medio ambiente (202650 Pa), haga elvalor especificado enla Condiciones paso del asistente, elvalor predeterminado de Temperatura (293.2 K) y todos los demás parámetros. 5 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento Presión de entorno 1 aparece en el árbol Análisis de simulación de flujo.



6 Cambie el nombre del elemento Presión de entorno 1 a Presión ambiental – Agua caliente.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



A continuación especificaremos las condiciones límite para el flujo de aire caliente. 1 En el árbol Análisis de Simulación de flujo, haga clic con el botón derecho en el icono Condiciones de contorno y seleccione Insertar condición de contorno . 2 Seleccione el componente Tapa de entrada de aire. El componente seleccionado aparece en la lista Caras para aplicar la condición de contorno. Acepte el sistema de coordenadas predeterminado y el eje de referencia .



3 En Tipo, seleccione la condición Velocidad de entrada. 4 En Parámetros de flujo en la velocidad normal a Cuadro de cara, establezca el valor igual a 10 (escriba el valor, las unidades aparecerán automáticamente). 5 Expanda el elemento Parámetros termodinámicos. El valor de temperatura predeterminado es igual al valor especificado como la temperatura inicial del aire en el cuadro de diálogo Subdominio de fluidos box. Aceptamos este valor. 6 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento Velocidad de entrada 1 aparece en el árbol Análisis. Esta condición de límite especifica que el aire entra en el tubo a una velocidad de 10 m/s y una temperatura de 600 K.



1 Cambie el nombre del elemento Desenlo Velocity 1 a Velocidad de entrada – Aire caliente.



B3-10



A continuación, especifique la condición de presión de entorno de salida de aire. 1 En el árbol Análisis de Simulación de flujo, haga clic con el botón derecho en el icono Condiciones de contorno y seleccione Insertar condición de contorno. Aparece el cuadro de diálogo Condición de límite. 2 Seleccione el componente Air Outlet Lid. El componente seleccionado aparece en la lista Caras para aplicar lacondición del oundary B. 3 En Tipo, haga clic en Aperturas de presión y, en la lista Tipo de condición de contorno, seleccione el elemento Presión de entorno. 4 En Parámetros termodinámicos, asegúrese de que la presión del medio ambiente y La temperatura se establece en 101325 Pa y 600 K respectivamente. Acepte los valores predeterminados de otros parámetros. Haga clic en Aceptar



.



5 Cambie el nombre del nuevo elemento Presión del entorno 1 a Presión ambiental – Aire. Este proyecto implica el análisis de la conducción de calor en sólidos. Por lo tanto, debe especificar los materiales sólidos para los componentes del modelo y la temperatura sólida inicial.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



Especificación de materiales sólidos Observe que las tapas auxiliares de las aberturas son sólidas. Dado que el material para las tapas es el acero inoxidable por defecto, tendrán una influencia en la transferencia de calor. No se pueden suprimir ni deshabilitar en el cuadro de diálogo Control de componentes, ya que las condiciones de contorno deben especificarse en superficies sólidas en contacto con la región de fluidos. Sin embargo, puede excluir las tapas del análisis de conducción de calor especificando las tapas como aislantes. 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Materiales sólidos y seleccione Insertar material sólido . 2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione todos los componentes de la tapa. Al seleccionar las tapas, sus nombres aparecen en la lista Componentes para aplicar el material sólido.



3 En el cuadro Grupo sólido, expanda lalista de materiales predefinidos y seleccione el sólido Aislante en la



carpeta Gafas y minerales. 4 Haga clic en Aceptar . Ahora todas las tapas auxiliares se definen como aislantes.  La conductividad térmica del aislante



sustancia es cero. Por lo tanto, no hay calor transferido a través de un aislante. 5 Cambie el nombre del elemento Insulator Solid Material 1 a Insulators.



Especificar un objetivo de volumen 1 En el árbol Análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el icono Objetivos y seleccione Insertar objetivo de volumens. 2 En el gestor Diseño del FeatureManager desplegable, seleccione la pieza Tubo. 3 En la tabla Parámetro, active la casilla Av en la fila Temperatura (sólido). Acepte el uso seleccionado para Conv. para utilizar este objetivo para el control de convergencia. 4 En el tipo de plantilla Nombre VG Av T de Tube. B3-12



5 Haga clic en Aceptar



Flow Simulation 2016 Tutorial



.



B3-13



Especificación de la configuración de malla 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Mallaglobal. 2 Mantenga el tipo Automático



predeterminado.



3 En Configuración, acepte el valor predeterminado para el



Nivel de malla inicial separación mínimo



de 3 y el Tamaño de .



4 Haga clic en Mostrar malla básica para ver la malla básica predeterminada. 5 Haga clic en Aceptar



.



Ejecución del cálculo 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resolver > Ejecutar. Aparece el cuadro de diálogo Ejecutar. 2 Haga clic en Ejecutar. Una vez finalizado el cálculo se puede obtener la temperatura de interés mediante la creación de la gráfica de objetivoscorrespondiente.



Ver los objetivos Además de utilizar el gestor De análisis de Flow Simulation, puede utilizar Las barras de herramientas de Flow Simulation y el CommandManager de SOLIDWORKS para obtener un acceso rápido y fácil a las funciones de Flow Simulation más utilizadas. Las barras de herramientas y EL CommandManager de SOLIDWORKS son muy convenientes para mostrar los resultados. Haga clic en Ver > Barras de herramientas > Resultados de Flow Simulation. La barra de herramientas Resultados de Flow Simulation seaplica



ars. Haga clic en Ver > Barras de herramientas > Funciones de resultados de Flow Simulation. Aparece la barra de herramientas Operaciones



de resultados de Flow Simulation.



Haga clic en Ver > Barras de herramientas > Visualización de simulación de flujo. Aparece la



barra de herramientas Visualización de Flow Simulation.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



EldManager SOLIDWORKS Comman es una barra de herramientas dinámicamente actualizadaycontextual, que le permite ahorrar espacio para la zona de gráficos y acceder a todos los botones de la barra de herramientas desde una ubicación. Las pestañas debajo del CommandManager se utilizan para seleccionar un grupo específico de comandos y operaciones para que sus botones de barra de herramientas estén disponibles en el CommandManager. Para obtener acceso a los comandos y las



operaciones de Flow Simulation, haga clic en la ficha Simulación de flujo del CommandManager. Si lo desea, puede ocultar las barras de herramientas de Flow Simulation para ahorrar espacio para la zona de gráficos, ya que todos los comandos necesarios están disponibles en el CommandManager. Para ocultar una barra de herramientas, vuelva a hacer clic en su nombre en el menú Ver > Barras de herramientas. en la barra de herramientas Resultados de Flow Simulation o en el Administrador de comandos. Aparece el cuadro de diálogo Trazado de objetivos.



1 Haga clic en Generar trazado de objetivos



2 Seleccione los objetivos del proyecto (en realidad, en nuestro caso sólo hay unobjetivo). 3 Haga clic en Exportar a Excel. Se crea el libro de Excel Goals1. Puede ver la temperatura media del tubo en la hoja Resumen.



intercambiador de calor. SLDASM [nivel 3] Nombre del objetivo VG Av T de Tube



B3-14



Unid ad [K]



Valor 343.2771 368



Valor promedio 342.7244032



Valor mínimo 341.792912



Valor máximo 343.2771368



Progreso [%] 100



Uso en convergencia Sí



Visualización de trazados de corte 1 Haga clic en Trazado de corte en Simulation. The Cut Plot Aparece el cuadro de diálogo.



la barra de herramientas Operaciones de resultados de Flow



2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione Plano3. 3 En el cuadro de diálogo Trazado de corte, en Visualización, además de mostrar Curvas de nivel



, seleccione Vectores



.



4 En Curvas de niveles, especifique el parámetro cuyos valores para mostrar en la gráfica de contorno. En el cuadro Parámetro , seleccione Temperatura. 5 Con el control deslizante, establezca el Número de niveles en 6 En Vectores, asegúrese de que Static Vectors está seleccionado. Haga clic en Ajustar mínimo y máximo



y cambie la velocidad 0.004 m/s. 7 Haga clic en Aceptar



máxima a



.



8 Se crea el trazado de corte, pero el modelo se superpone. Haga clic en la vista derecha de la



barra de herramientas Vistas estándar.



255.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



9 Haga clic en el icono Geometría de la barra de herramientas Visualización de Flow Simulation para ocultar el modelo.



Ajuste del rango de visualización de parámetros 1 En la barra de la paleta de temperatura, haga clic en el valor máximo y escriba 300 K en un cuadro de edición 2 Haga clic en . Esto actualizará el trazado de corte actual de acuerdo con el rango de temperatura especificado.



Para ver cómo fluye el agua dentro del intercambiador vamos a mostrar las Trayectorias de Flujo. Haga clic en el panel inferior para convertirlo en el panel activo. Vamos a mostrar ahora cómofluye se desarrolla dentro del intercambiador. Flow Simulation le permite mostrar los resultados en los cuatro paneles posibles de la zona de gráficos de SOLIDWORKS. Además, para cada panel puede especificar diferentes opciones de vista. 1 Haga clic en Ventana > Ventana gráfica > Dos vistas - Horizontal. 2 Para restaurar la orientación de la vista en el panel superior, haga clic en Vista derecha en el Barra de herramientas Vistas estándar. 3 Haga clic en el panel inferior y seleccione la vista isométrica en la



barra de herramientas Vistas estándar.



B3-16



El contorno gris alrededor del borde del panel indica que la vista está activa. 1 En la barra



de herramientas Flow Simulation Display,



haga clic en Geometría para mostrar el modelo y, a continuación, en la barra de herramientas Ver, haga clic en Oculto visibles para mostrar los contornos de la cara. Haga clic en el panel superior y establezca el mismo modo de visualización haciendo clic en Líneas



Líneas ocultas visibles



de nuevo.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



Visualización de trayectorias de flujo en la barra de herramientas Operaciones de resultados de Flow Simulation. Aparece el cuadro de diálogo



1 Haga clic en Trayectorias de flujo



Trayectorias de flujo.



2 Haga clic en la ficha del árbol Análisis de simulación de flujo y seleccione el elemento Flujo de masa de entrada – Agua fría. Esto seleccionará la cara interna de la tapa de entrada de agua para colocar los puntos de inicio de las trayectorias en él.



3 En Apariencia, en la lista Velocidad.



Color por, seleccione



4 Haga clic en Ajustar mínimo/máximo y número de niveles y establezca Velocidad máxima 5 Haga clic en Aceptar



B3-18



en 0,004 m/s.



. Se crean y muestran trayectorias.



De forma predeterminada, las trayectorias se colorean de acuerdo con la distribución del parámetro especificado en la lista Color por. Puesto que ha especificado la velocidad, el color de trayectoria corresponde al valor de velocidad. en la Para definir un color fijo para trayectorias de flujo, seleccione Color fijo



lista Color por.



 Observe que en el panel superior todavía se muestran los contornos de temperatura.



Puesto que estamos más interesados en la distribución de la temperatura, vamos a colorear las trayectorias con los valores de temperatura. 1 En la barra de la paleta de velocidad, haga clic en el título con el nombre del parámetro de visualización actual y seleccione Temperatura en una lista desplegable. 2 Haga clic en



. Inmediatamente se actualizan las trayectorias.



El rango de temperatura del agua es menor que el rango general predeterminado(Global) (293 – 600), por lo que todas las trayectorias son del mismo



color azul. Para obtener más información sobre la disminución de la temperaturaen el agua, puede especificar manualmente el rango de interés.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



Vamos a mostrar las temperaturas en el rango de temperatura del agua de entrada-salida.



El valor de temperatura mínima del agua es cercano a 293 K. Vamos a obtener los valores de las temperaturas del aire y del agua en las salidas utilizando parámetros de superficie. Necesitará estos valores para calcular la eficiencia del intercambiador de calor y determinar el rango temperatu adecuado para lavisualización de trayectorias de flujo.  parámetros de superficie



permite mostrar valores de parámetro (mínimo, máximo, promedio e integral) calculados sobre la superficie especificada. Todos los parámetros se dividen en dos categorías: Local e Integral. Para parámetros locales (presión, temperatura, velocidad, etc.) se evalúan los valores máximo, mínimo y medio.



B3-20



Visualización de los parámetros de superficie 1 Haga clic en Parámetros de superficie



en la



barra de herramientas Operaciones de resultados de Flow Simulation. Aparece el cuadro de diálogo Parámetros de superficie. 2 Haga clic en la ficha del árbol Análisis de simulación de flujo y seleccione el elemento Presión de entorno - Agua caliente para seleccionar la cara interna de la tapa de salida de agua . 3 Seleccione Considerar todo el modelo para tener en cuenta la condición Simetría para ver los valores de los parámetros como si se calculara todo el modelo, no la mitad de él. Esto es especialmente conveniente para parámetros tales como flujo de masa y volumen.



4 En Parámetros, seleccione Todo. 5 Haga clic en Mostrar. Los valores de los parámetros calculados se muestran en el panel en la parte inferior de la pantalla. Los parámetros locales se muestran en el lado izquierdo del panel inferior, mientras que los parámetros integrales se muestran en el lado derecho. 6 Eche un vistazo a los parámetros locales.



Se puede ver que la temperatura media del agua en la salida es de unos 300 K. Ahora vamos a determinar la temperatura del aire en la salida.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



1 Haga clic en el elemento Presión de entorno Aire para seleccionar la cara interna de la tapa de salida de aire. 2 En el panel bottom, haga clic en Actualizar



.



3 Observe los parámetros locales en el lado izquierdo del panel inferior.



Se puede ver que la temperatura media del aire en la salida es de aproximadamente 585 K. 4 Los valores de los parámetros enteros se muestran en el lado derecho del panelinferior. Puede ver que el caudal de masa del aire es de 0,046 kg/s. Este valor se calcula con la opción Considerar todo el modelo seleccionada, es decir, teniendo en cuenta la condición Simetría.



5 Haga clic en Aceptar



para cerrar el cuadro de diálogo.



Cálculo de la eficiencia del intercambiador de calor La eficiencia del intercambiador de calor se puede calcular fácilmente, pero primero debemos determinar la fluid con the minimum cap acity rate (C-m & c ). In thes example the water mas s flow rate es de 0,02 kg/s y el caudal de masa de aire es de 0,046 kg/s. El calor específico del agua a la temperatura de 300 K es aproximadamente cinco veces mayor que el del aire a la temperatura de 586 K. Por lo tanto, la capacidad de aire es menor que la tasa de capacidad de agua. Por lo tanto, según la referencia 2, la eficiencia del intercambiador de calor se calcula de la siguiente manera: Entrada Salida – Tcaliente =T Ca lie T – Entrada -, Entrada frío caliente



Dónde



entr salida T ada es la temperatura del aire en la entrada, Tcalien es la temperatura de la calie nte



aire en la salida y B3-22



T



te



entr ada



fría



es la temperatura del agua en la



entra da.



T



Ya conocemos la temperatura del aire en la entrada (600 K) y la temperatura del agua en la entrada (293.2 K), por lo que utilizando los valores obtenidos de las temperaturas del agua y el aire en las salidas, podemos calcular la eficiencia del intercambiador de calor:



Flow Simulation 2016 Tutorial



B3-23



Entrada –CaT = T Ca lie lie  Salida



=



600 – 586 = 0.045 T Entrada – Tinlet



600 – 293.2



frío caliente



Como puede ver, Flow Simulation es una poderosa herramienta para los cálculos de diseño de intercambiadores de calor. Ref. 2 J.P. Holman. "Transferencia de Calor" Octava Edición.



Ejemplos intermedios: B3 - Eficiencia del intercambiador de calor



B3-24



B4 Optimización de malla



El objetivo de este ejemplo de tutorial es demostrar varias capacidades de mallado de Flow Simulation, lo que le permite realizar un ajuste manual de la malla computacional. Aunque la malla generada automáticamente suele ser adecuada, los problemas complejos con característicasdelgadas y/o pequeñas, pero importantes, geométricas y físicas pueden dar lugar a un número extremadamente alto de celdas, para las que la memoria del ordenador puede ser demasiado pequeña. En tales casos, le recomendamos que intente las opciones de Flow Simulation que le permiten ajustar manualmente la malla computacional a las características del problema resuelto para resolverlas mejor. Este tutorial le enseña cómo hacer esto. El ejemplo de Ejector considerado en la capucha de escape tiene como objetivo: • Asentar la relación de aspecto grande entre el tamaño de separación mínimo y el tamaño del modelo ajustando la malla inicial manualmente. • Resuelva operaciones pequeñas especificando la configuración de malla local.



Ejemplos intermedios: B4 - Optimización de malla



Declaración de problema El modelo de eyector se muestra en la imagen de abajo. Tenga en cuenta que el diámetro del orificio del eyector es más de 1000 veces menor que el tamaño del modelo característico determinado como dimensión general del dominio computacional. Escape



Apertura



Deflect ores



Eyector



Orificio de cloro expulsado



B4-2



Abrir el modelo de SOLIDWORKS Copie la carpeta B4 – Optimización de malla en el directorio de trabajo y asegúrese de que los archivos no son de solo lectura, ya que Flow Simulation guardará los datos de entrada en estos archivos. Abra el eyector en el ensamblaje Hood.SLDASM.  Para omitir la definición del proyecto y ejecutar el proyecto



de Simulación de flujo definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el conjunto Ejector in Exhaust Hood.SLDASM ubicado en la carpeta B4 – Optimización de malla-Listo para ejecutar y ejecutar los proyectos deseados.



Creación de un proyecto de simulación de flujo Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



Análisis de eyector



Configuración



Usar corriente



Sistema de unidades



E.e.u.u



Tipo de análisis



Interno; Excluir cavidades sin condiciones de flujo



Características físicas



Gravedad; Gravedad predeterminada (componente Y: -32.1850394 ft/s2)



Sustancias de fluidos



Aire, Cloro



Condiciones de pared



Pared adiabática, paredes lisas por defecto



Condiciones iniciales



Concentración inicial de gas: Aire – 1, Cloro - 0



habilite la gravitación, preste atención a que la presión hidrostática se calcula con respecto al sistema de coordenadas global, como se indica a continuación: Phidrostático a (gx*x + gy*y+ gz*z), donde  de la densidad de referencia, gi componente de la vector de aceleración gravitacional y x, y, z - coordinates en el sistema de coordenadas global.



 Cuando



Ejemplos intermedios: B4 - Optimización de malla



Especificación de condiciones de límite y configuración global de malla Al principio, vamos a especificar todas las condiciones de contorno necesarias porque influyen en la configuración de malla global automática a través del tamaño de separación mínimo automático, que depende del tamaño de característica de las caras en las que se establecen las condiciones de contorno.  Flow Simulation calcula el tamaño de separación mínimo predeterminado utilizando información sobre las caras en las que se especifican las condiciones de contorno (así como las orígenes, los ventiladores) y los objetivos. Por lo tanto, se recomienda establecer todas las condiciones antes de empezar a analizar la malla.



Especifique la siguiente configuración de Global Mesh: Tipo



Automático



Nivel de malla inicial



3 (predeterminado)



Tamaño mínimo de la brecha



Automático



Otras opciones son predeterminadas Las dos primeras condiciones límite se imponen a la entrada y salida de la campana de escape. Condici ón de



límite de entrad a



B4-4



Presión del medio ambiente: Valores predeterminados (14.6959 lbf/in2, sustancia de gas – Aire) de la presión y temperatura del medio ambiente (68,09 oF) en la



tapa de la caja para apertura de cara;



Condic ión de límite de salida



Flujo de volumen de salida: Caudal de flujo de volumen de salida de 1000 ft3/min en la tapa de escapede lacaja.



Abra el cuadro de diálogo Malla global (haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Malla global). You verá que el tamaño de brecha mínimo automático actual es de 0,5 pies, que es el ancho de la abertura de salida. Haga clic en Cancelar para cerrar este cuadro de diálogo.



La siguiente condición de caudal de volumen de entrada define el gas expulsado de la parte inferior de la Componente eyector. Condic ión de límite de entrada



Flujo de volumen de entrada: Cloro de entrada (Concentraciones de sustancias: Cloro – 1; Aire – 0) caudal de volumen de 0,14 pies3/min en latapa que cierra el orificio(asegúrese de que ha seleccionado la cara superior de latapa).



Si ahora observa el valor de tamaño de hueco mínimo automático (haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Malla global), notará que el Tamaño de



brecha mínimo ahora se ha cambiado a aproximadamente 0,00446 pies, que está cerca del diámetro del orificio. que rige la malla computacional, de modo quese debe generarun cierto número de celdas por el espacio especificado. Para satisfacer esta condición, los parámetros correspondientes que rigen la malla se establecen mediante Simulación de flujo (número de celdas de malla básicas, nivel de refinamiento de entidades sólidas pequeñas, resolución de canal estrecha, etc.). Tenga en cuenta que estos parámetros se aplican a todo el dominio computacional, resolviendo



 El tamaño mínimo de separación es un parámetro



todas sus características de las mismas características geométricas (no sólo a un espacio específico).



Ejemplos intermedios: B4 - Optimización de malla



Dado que el valor de tamaño de separación mínimo influye en la malla en todo el dominio computacional, la gran relación de aspecto entre el modelo y el valor de tamaño de espacio mínimo producirá una malla no óptima: no solo se resolverán todos los pequeños huecos, sino que también habrá muchas celdas pequeñas en lugares donde no son necesarias. Como resultado, se producirá una malla extremadamente grande, lo que puede dar lugar a requisitos de memoria de computadoras demasiado grandes que excedan los recursos disponibles de los equipos. Además, si la relación de aspecto entre el modelo y el tamaño de separación mínimo es superior a 1000, Flow Simulation no puede resolver deforma centralizada estos modelos con la malla generada automáticamente de todos modos. Por último, vamos a crear el medio poroso del eyector y aplicarlo a las pantallas superior y lateral del eyector. El material que va a crear ya está definido en el ase Datab de ingenieríaen la carpeta Predefinido. Puede omitir la definición del material poroso y, a continuación, al crear la condición porosa, seleccionar el "Material de pantalla" predefinido en la base de datos de ingeniería.



B4-6



Med ios poro sos



Material de la pantalla: Porosidad: 0.5, Tipo de permeabilidad: Isotrópico, Dependenci a de la velocidad: A - 0,07 kg/m4, B a 3e-008 kg/(s*m3), Tamaño de los poros: valor por defecto Componentes a aplicar: Pantalla superior Pantalla lateral



Para ver las ventajas de usar la malla local y las opciones de refinamiento, primero intentemos generar la malla computacional gobernada por la configuración automática de malla. La malla resultante constará de más de 1000000 celdas, y puede no ser procesada por algunos computers debido a la restricción de memoria del equipo (puede recibir un mensaje de advertencia sobre la memoria insuficiente).



Especificación manual del tamaño mínimo de la brecha Podemos distinguir dos partes del modelo que son muy diferentes en tamaño: una cavidad relativamente grande que tiene varias paredes delgadas dentro y sin pequeñas características sólidas, y la región del eyector que contiene algunas características geométricas muy finas. Por lo tanto, la malla necesaria para resolver el eyector correctamente y la malla adecuada para el resto del modelo también debe ser muy diferente en términos de tamaño de celda. Dado que la región del eyector es una parte de todo el dominio computacional, necesitamos especificar dicha configuración para la generación automática de malla que la geometría del modelo fuera de la región del eyector se resolverá sin una división excesiva de malla.



Ejemplos intermedios: B4 - Optimización de malla



El valor mínimo del tamaño de separación, definido automáticamente a partir de las dimensiones de los componentes de pantalla superior y pantalla lateral del eyector, es demasiado pequeño y dará lugar a una división excesiva de la malla. Para definir un tamaño de hueco mínimo adecuado, necesitamos examinar todos los pasajes de flujo estrecho fuera de la región del eyector: • Condiciones límite; • Los pasajes que conectan el volumen interno del eyector con la cavidad del modelo; • Los estrechos pasajes de flujo entre los deflectores. Después de revisar la Modelo podemos aceptar la anchura de la brecha entre los deflectores medio y superior como el tamaño mínimo del hueco. Para evitar la división excesiva de malla, especificaremos el mismo valor para el espesor mínimo de la pared. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo >Mallade bal deGlo. 2 En Configuración, utilice el control deslizante para establecer el nivel de malla inicial a 5.



0.067 ft 3 Haga clic en Tamaño mínimo de separación 4 Haga clic en Aceptar



B4-8



.



e introduzca 0.067 ft.



Para ver la malla resultante: 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Ejecutar 2 Desactive la casilla de verificación Resolver para generar la malla solamente. 3 Haga clic en Ejecutar. Una vez finalizada la generación de malla, puede verla creando un trazado de corte en el plano CENTERLINE con la opción Malla seleccionada.



Ejemplos intermedios: B4 - Optimización de malla



La malla resultante tiene significativamente menos celdas que la malla generada automáticamente con el valor predeterminado tamaño mínimo de hueco y Espesor mínimo de pared . El número total de celdas es de aproximadamente 200 000.



B4-10



Definición manual de malla Hemos reducido con éxito el número de celdas, pero usando la malla del nivel superior. La malla de nivel superior proporciona un mejor refinamiento en las regiones con pequeñas características geométricas. Sin embargo, en realidad no necesitamos una malla tan fina en algunas regiones donde el campo de flujo cambia lentamente y por lo tanto no afecta mucho a la solución. Podemos reducir aún más el número de celdas desactivando la definición automática de la configuración de generación de malla y ajustando estos ajustes manualmente. La disminución del número de celdas nos proporcionará una reserva de memoria de computadora necesaria para resolver mejores características geométricas finas del eyector. Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Reconstruir. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Global Mesh. 2 En Tipo, haga clic en Manual



.



3 En Malla básica, puede controlar la malla básicaespecificando Planos de control .  La malla Básica se forma



dividiendo el dominio computacional en



sectores por planos paralelos que son ortogonales a los ejes del Sistema de coordenadas globales. La malla inicial se construye a partir de la malla Básica refinando las celdas de malla básicas de acuerdo con la configuración de malla especificada. Cuando se inicia el cálculo, la malla inicial podría perfeccionarse aún más durante el cálculo si el mallado adaptable a la solución está habilitado Los parámetros de la malla inicial se establecen actualmente mediante Flow Simulation de acuerdo con la configuración automática de malla global especificada anteriormente, incluido el Tamaño de separación mínimo .



Ejemplos intermedios: B4 - Optimización de malla



1 En Canales, establezca el Canal máximo



a 1. Esto nos permite reducir el número de celdas en los canales entre los deflectores y la pared de la Caja. Nivel de refinamiento



del canal especifica el tamaño más pequeño de las celdas en los pasajes de flujo del modelo con respecto a las celdas de malla básicas. Por lo tanto, si no 0... 9 es el nivelde refinamiento máximo de canal especificado, el tamaño mínimo de las celdas



 El nivel máximo de refinamiento



obtenidas debido al refinamiento de malla es 2N veces menor (en cada dirección del Sistema de coordenadas globales, o 8N veces por volumen) que el tamaño de la celda de malla básica. Para ver la malla resultante, vuelva a ejecutar la eliminación de generación de malla(sin más cálculo de problemas).



B4-12



La malla resultante se muestra a continuación. Consta de unas 80 000 células.



Ejemplos intermedios: B4 - Optimización de malla



Uso de la opción de malla local Mientras que la geometría del eyector se resuelve razonablemente bien, la cara de entrada del orificio del eyector necesita una malla más fina para resolverlo correctamente. La resolución de la cara de condición de contorno es muy importante para imponer correctamente la condición de contorno. Para resolver la cara de entrada de gas correctamente, usaremos la opción Malla local. La opción de malla local le permite especificar la configuración de malla en una región local del dominio computacional para resolver mejor la geometría del modelo o las peculiaridades de flujo en esta región. La región local se puede definir mediante un componente del ensamblaje (deshabilitado en el cuadro de diálogo Control de componentes, en caso de que pertenezca a la región fluida) o se especifique seleccionando una cara, arista o vértice del modelo. La configuración de malla local se aplica a todas las celdas intersecadas por un componente, cara, arista o una celda que encierra el vértice seleccionado. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Malla Local.



2 Seleccione la cara de entrada del orificio del eyector o haga clic la condición de contorno Flujo de volumen de entrada 1 en el árbol Análisis de simulación de flujo para seleccionar la cara en la que se aplica esta condición de contorno. 3 En Refinar celdas, utilice el control deslizante para establecer tanto el Nivel de refinación de celdas fluidas como



el Nivel de refinación de celdas parciales en



7.



4 Haga clic en Aceptar



.



Para ver la malla resultante, ejecute una vez más la generación de malla.



B4-14



Ahora hemos especificado refinar todas las celdas cerca de la entrada del orificio del eyector boca arriba hasta el nivel máximo. La malla refinada localmente se muestra a continuación.



Antes de especificar la malla local



Después de especificar la malla local



Especificación de Control Planes La malla básica en muchos aspectos gobierna la malla computacional generada. La malla básica adecuada es necesaria para la malla más óptima. Puede controlar la malla básica de varias maneras: • Cambie el número de las celdas de malla básicas a lo largo de los ejes X, Y, Z. • Cambie o inserte planos de malla básicos. • Estire o contrate las celdas de malla básicas localmente cambiando distancia relativa entre los planos de malla básicos.



la



no influye en la malla básica, pero es sensible a la malla básica: todos los niveles de refinamiento se establecen con respecto a la celda de malla básica.



 La configuración de malla local



Es posible que observe que la malla que resuelve la cara de entrada del orificio del eyector no es simétrica. Puede tener un efecto negativo en la condición de contorno especificada. Agregaremos un plano de control para desplazar el límite entre las celdas de modo que pase a través del centro de la cara de entrada. 1 En el cuadro de diálogo Malla global, en Malla básica, haga clic en Planos de control . 2 El panel Planes de control aparece en la parte inferior de la pantalla. 3 En la barra de herramientas, haga clic en Referencia



y coordenada Z



.



Ejemplos intermedios: B4 - Optimización de malla



4 Acércarse al área de orificio del eyector y seleccione el borde de la cara de entrada en la zona de gráficos. El plano de control pasará a través del centro del borde ortogonal al plano Del sistema de coordenadas globales seleccionado en la barra de herramientas. Compruebe que el valor de desplazamiento a lo largo del eje Z, que apareció en la lista Descestados, es igual a 0,703125 pies. Si no es así, significa que ha seleccionado por error otra operación de geometría. En este caso, haga clic con el botón derecho en la fila correspondiente de la tabla Planos de control y seleccione Eliminar planoy, a continuación, intente seleccionar denuevo el borde de la fachada deentrada. 5 Haga clic en Aceptar. El plano de control Z1 aparece en la tabla Planes de control. visualizar la malla básica antes de resolver el problema. Para ver la malla básica, active Mostrar en Malla básica en el cuadro de diálogo Malla global.



 Puede



6 Haga clic en Aceptar



para guardar los cambios y cerrar el cuadro de diálogo Malla global.



A continuación, genere la malla inicial para comprobar si se han resuelto los muros finos y la otra geometría. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resolver > Ejecutar. 2 Desactive la casilla de verificación Resolver para generar la malla solamente. 3 Desactive la casilla Cargar resultados. 4 Haga clic en Ejecutar. Antes de visualizar la malla computacional inicial, cambiemos la opción Simulación de flujo para utilizar el geometría en lugar de la geometría del modelo de SOLIDWORKS para visualizar los resultados. De forma predeterminada, Flow Simulation muestra la geometría del modelo de SOLIDWORKS al visualizar los resultados. Dependiendo de cómo se haya resuelto exactamente el modelo con la malla computacional, la geometría del modelo de SOLIDWORKS puede diferir de la geometría utilizada en el cálculo. Para mostrar la geometría capturada real, la opción Usar geometría CAD está reservada.



B4-16



1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Opciones. 2 En la ficha Opciones de simulación de flujo, en Opciones generales,active la casilla De verificación Visualizar malla.



3 En Opciones de vista, desactive la



casilla Usar geometría CAD (predeterminada).



4 Haga clic en Aceptar. A continuación, cargue el archivo con la malla computacional inicial: haga clic con el botón derecho en el icono Resultados y seleccione Cargar resultadosy, a continuación, seleccione 1.cpt y haga clic en Abrir. Tenga en cuenta que el número total de celdas es de aproximadamente 75 000.  los resultados



del cálculo, incluida la malla computacional actual, se guardan en el archivo . fld, mientras que la malla computacional inicial se guarda por separado en el . cpt archivos. Ambos archivos se guardan en la carpeta del proyecto, cuyo nombre numérico está formado por Flow Simulation y no debe cambiarse. Cree un trazado de corte basado en el plano CENTERLINE con la opción Malla seleccionada. Cree un segundo trazado de corte basado en la cara de entrada del orificio del eyector con el desfase de -0.00025 pies en relación con la cara seleccionada y los mismos parámetros que el primer trazado de corte. Ahora puede ver que la malla generada es simétrica en relación con el centro de la cara de entrada.



Ejemplos intermedios: B4 - Optimización de malla



Creación de una segunda malla local Con la configuración de malla especificada, la geometría del eyector se resolverá correctamente. Pero necesitamos crear la malla con éxito resolviendo no sólo características geométricas finas, pero las pequeñas peculiaridades de flujo, así. En el proyecto de análisis de eyector taleslazos peculiares se pueden encontrar dentro del volumen interno del eyector, donde la corriente delgada de cloro se inyecta desde el orificio del eyector. Por lo tanto, la malla dentro de la región del eyector debe dividirse adicionalmente. Para refinar la malla solo en esta región y avoid división excesiva de las celdas de malla en otras partes del modelo, aplicamos una malla local en el componente que rodea esta región. El componente se creó especialmente para especificar la malla local. Establézcalo en el componente LocalMesh2. Haga clic en Cerrar después de Flow Simulation muestra un mensaje de advertencia. Tenga en cuenta que este componente se creó para que haya una pequeña distancia entre los límites del componente y la entidad sólida de interés (es decir, el eyector). Dado que la configuración local solo se aplica a las celdas cuyos centros se encuentran dentro del componente de modelo seleccionado, se recomienda que los límites del componente se desfvín de los muros del componente sólido. Después de resolver el componente LocalMesh2 aparece un mensaje de error que le informa de que la condición de flujo de volumen de entrada no está en contacto con la región de fluidos. El problema desaparece después de deshabilitar el componente en el cuadro de diálogo Control de componentes para tratarlo como una región fluida. Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Control de componentes y anule la selección del componente LocalMesh2-1. Haga clic en Aceptar. Reconstruya el proyecto haciendo clic en Herramientas > Simulación de flujo >Proyecto > Reconstruir. A continuación, especifique la configuración de malla local para la región del eyector.



B4-18



1 Seleccione el componente LocalMesh2. 2 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Mallalocal. 3 En Canales, especifique el Número de características de celdas entre canales



igual a 15.



4 Utilice el control deslizante para establecer el Nivel máximo de refinamiento de canales en



5 Haga clic en Aceptar



3.



.



 La configuración de Canales controla el



refinamiento de malla en los pasajes de flujo del modelo. El cuadro Número de celdas a través del canal especifica el número de celdas de malla iniciales (incluidas las celdas parciales) que Flow Simulation intentará establecer en los pasajesde flujo del modelo en la interfaz dedir ection normal a solid/fluid. Si es posible, el número de celdas a través de los canales será igual al número de característica especificado, de lo contrario estará cerca del número de característica. Si no se cumple esta condición, las celdas que se encuentran ensu dirección se dividirán para satisfacer la condición. Vuelva a generar el proyecto y vuelva a ejecutar la generación de mallas. Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resultados > Visualización > Geometría para ocultar el modelo.



Ejemplos intermedios: B4 - Optimización de malla



En la figura de abajo se puede ver la malla final. Después de todos los ajustes realizados para resolver sólo las regiones de interés su número de celdas resultó ser de aproximadamente 150 000. Este orden es menos comparado con la malla generada mediante la configuración de malla automática, donde el número de celdas resultó ser



más de 1 000 000.



B4-20



C Ejemplos avanzados



Los ejemplos avanzados que se presentan a continuación demuestran cómo utilizar una amplia variedad de características de Flow Simulation para resolver problemas de ingeniería de la vida real. Se supone que ha completado correctamente todos los ejemplos de primeros pasos antes. C1 - Aplicación de EFD Zooming C2 - Máquina textil C3 - Flujo no newtoniano en un canal con cilindros C4 - Transferencia de calor radiativa C5 - Impulsor giratorio C6 - Enfriador de CPU C7 - Lata de captura de aceite



Ejemplos avanzados:



M-|



C1 Aplicación De Efd Zoom



Declaración de problema La capacidad de simulación de flujo de EFD Zooming se demuestra como un ejemplo de tutorial de ingeniería de la selección de una mejor forma de disipador de calor para un chip principal teniendo en cuenta otros componentes electrónicos en un gabinete electrónico. El modelo de montaje de la carcasa electrónica ele, incluido el disipador de calor del chip principal considerado, se muestra en la figura siguiente. El ventilador instalado en la entrada de la carcasa sopla aire a través de la carcasa a las ranuras de salida con el objetivo de enfriar los elementos electrónicos calentados (fuentes decalor en elinterior). El chip principal plano está unido a una placa base hecha de un aislante. Para enfriar mejor el chip principal, su superficie de plano opuesta está cubierta por un disipador de calor enfriado por la corriente de aire del ventilador. Disipador de calor



Pcb Chips pequeños



Ventilador de entrada



Chip principal Condensadores Fuente de alimentación Junta Madre Recinto electrónico



Ejemplos avanzados: C1 - Aplicación de zoom EFD



El objetivo de ingeniería del problema es determinar la temperatura del chip principal cuando se utiliza uno de los dos diseños de disipador de calor considerados con las otras condiciones sin cambios dentro de la carcasa. Como resultado, determinaremos que la diferencia en la capacidad de enfriamiento seráentre estas dos formascompetidoras.



No.1



No.2 Las formas competidoras del disipador de calor (No.1 y No.2)



Como se puede ver, todos los componentes dentro del recinto electrónico, excepto el disipador de calor del chip principal, se especifican como formas gruesas sin ningún pequeño detalle, ya que no influyen en la temperatura del chip principal, que es el objetivo del análisis (el modelo de carcasa se simplificó preliminarmente a este nivel a propósito). Por el contrario, elfregadero hea t de cada forma se presenta por múltiples aletas delgadas (espesor de 0,1 in) con estrechos (huecos de 0,1 in) canales entre ellos. Para resolver este problema, Flow Simulation ofrece dos posibles enfoques que se describen a continuación. De la primera y más directa manera, comcolocamos todo el flujo dentro de todo el gabinete electrónico para cada forma de disipador de calor usando la opción de malla local para construir una malla computacional fina en los canales estrechos y las aletas delgadas del disipador de calor. Naturalmente, la opción Conducción de calor en sólidos está habilitada en estos cálculos. En la otra forma de dos etapas (EFD Zooming usando la Condición de Límite Transferido opción), solucionamos el mismo problema en las siguientes etapas: 1 calcular todo el flujo dentro de todo el gabinete electrónico a un nivel deresolución de bajo resultado sin resolver las características finas del disipador de calor (por lo tanto, se especifica la envolvente paralelepípeda en lugar de la forma del peine del disipador de calor) y deshabilitar la opción de conducción de calor en sólidos;



2 Calcular el flujo sobre el disipador de calor real en forma de peine en un dominio computacional más pequeño que rodea el chip principal, utilizando la opción



para tomar los resultados de cálculo de la primera etapa como condiciones de límite, especificando unamalla decomposición fina en los canales estrechos del disipador de calor y las aletas delgadas para resolverlos, y habilitando la opción Conducción de calor en sólidos. Condición de límite transferido



El cálculo de la primera etapa se realiza una vez y luego se utiliza para los cálculos de la segunda etapa realizados para cada una de las formas del disipador de calor. C1-2



El enfoque de zoom EFD para resolver el problema Comencemos desde el segundo enfoque (EFD Zooming) empleando la opción Condición de Límite Transferido. A continuación, para validar los resultados obtenidos con este enfoque, resolveremos el problema de la primera manera empleando la opción Malla local.



Primera etapa del zoom EFD De acuerdo con la1a etapa de EFD Zooming destinada a calcular todo el flujo dentro del gabinete electrónico, no es necesario resolver las pequeñas características del flujo, es decir, corrientes entre las aletas del disipador de calor, en esta etapa. Por lo tanto, suprimimos la función de forma de peine del disipador de calor en el modelo de ensamblaje, obteniendo elsobre de ped parallelepien su lugar.



Un disipador de calor paralelepípedo se utiliza en la1a etapa de EFD Zooming.



La simplificación del modelo en esta etapa nos permite calcular el flujo del gabinete electrónico empleando los ajustes de malla iniciales automáticas con un nivel inferior de malla inicial (utilizamos 4) y aceptar los ajustes automáticos para el tamaño mínimo de hueco y el espesor mínimo de la pared. Además, en esta etapa tampoco es necesario calcular la conducción de calor en sólidos, ya que no calculamos laera de temperatura del chip principalen esta etapa. En su lugar, especificamos las fuentes de calor superficial de las mismas velocidades de transferencia de calor (5 W) en las caras del chip principal y del disipador de calor (paralelepípedo) y en las caras de las pequeñas virutas (también se calientan en este ejemplo) para simular el calentamiento del flujo de aire por el gabinete electrónico. Esto no es obligatorio, pero eliminar la conducción de calor en sólidos en esta etapa ahorra recursos informáticos. Como resultado, los recursos informáticos (memoria y tiempo de CPU) necesarios en esta etapa se reducen sustancialmente.



Ejemplos avanzados: C1 - Aplicación de zoom EFD



Proyecto para la primera etapa de EFD Zooming Abrir el modelo de SOLIDWORKS Copie la carpeta C1 - EFD Zooming en su directorio de trabajo y asegúrese de que los archivos no son de solo lectura, ya que Flow Simulation guardará los datos de entrada en estos archivos. Haga clic en Archivo > Abrir. En el cuadro de diálogo Abrir, vaya al ensamblado Assembly.SLDASM de carcasa ubicado en la carpeta C1 - EFD Zooming y haga clic en Abrir (o haga doble clic en el ensamblado). Como alternativa, puede arrastrar y soltar el archivo Ensamblaje de carcasa.SLDASM a un área vacía de la ventana de SOLIDWORKS. Aseegurese que la configuración global es la activa. Observe que el disipador de calor (HeatSink.SLDPRT) tiene suscortes suprimidos, por lo que parece un paralelepípedo.  Para omitir la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de



Simulación de flujo definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el ensamblaje de carcasa. ensamblado ubicado en la carpeta C1 - EFD Zooming-Ready To Run y ejecute los proyectos deseados.



Creación de un proyecto de simulación de flujo Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



Zoom – Global – L4



Nombre de configuración



Global



Sistema de unidades



E.e.u.u



Tipo de análisis



Interno; Excluir cavidades sin condiciones de flujo



Características físicas



No se seleccionan funciones físicas



Fluido



Aire



Condiciones de pared



Pared adiabática, rugosidad cero



Condiciones iniciales



Condiciones predeterminadas



Especificación del sistema de unidades Después de pasar el Asistente, primero ajustaremos el sistema de unidades. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Unidades. 2 Especifique Pulgadas para la Longitud y el Vatio para el flujo y la potenciade calor total . 3 Haga clic en Guardar. C1-4



4 En el cuadro de diálogo Guardar en base de datos, expanda El grupo y seleccione el elemento Definido por el usuario. 5 Nombrar el nuevo sistema de unidades Electrónica. 6 Haga clic en Aceptar para volver al cuadro de diálogo Sistema de unidades. 7 Haga clic en Aceptar.



Especificación de condiciones límite Especificaremos el ventilador de entrada externo en la entrada, presión del entorno en tres salidas. Para obtener una explicación más detallada de cómo establecer estas condiciones, puede consultar el Torial de transferencia de calor conjugado. Condic ión de límite de entrada



Ventilador de entrada externo: Pre-definido -Curvas de ventilador PAPST - DC-Axial Serie 400 - 405 - 405 con el valor por defecto ajustes (presión ambiental de 14.6959 lbf/in2, temperatura de 68.09 oF) en la tapa de entrada;



Condic ión de límite de salida



Presión del medio ambiente: Termodinámica predeterminada parámetros (presión ambiental de 14.6959 lbf/in2, temperatura de 68,09 oF) para la presión del entorno en la tapa de salida.



Especificación de fuentes de calor Como se mencionó anteriormente en este capítulo, para simular el calentamiento del flujo por el gabinete electrónico, especificamos las fuentes de calor superficial de las mismas (5 W) velocidades de transferencia de calor en el chip principal y las caras del disipador de calor (paralelepípedo) y en las caras de las pequeñas virutas. Since no consideramos la conducción de calor en sólidos en este proyecto, la fuente de calor de la superficie se aplica sólo a las caras que contactan con el fluido. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Origen de superficie. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager flyout, seleccione el hundimiento Heat y el chip



principal Componentes.



Ejemplos avanzados: C1 - Aplicación de EFD Zoom



Los componentes seleccionados aparecen en la lista Caras para aplicar



el origen de superficie.



3 En Parámetro, establezca la Velocidad de transferencia de calor



en 5 W.



de fuente de calor especificado (Velocidad de transferencia de calor) se distribuye entre las caras seleccionadas en proporción a sus áreas. Solo se tienen en cuenta las caras que entran encontacto con el fluido.



 El valor



4 Haga clic en Aceptar



.



Siguiendo el mismo procedimiento, cree una fuente de superficie de 5 W en las superficies de contacto fluido de las virutas pequeñas.



Especificación de objetivos Especifique los objetivos de superficie del caudal de masa en la entrada y salida.



Especificación de la configuración de malla Para este proyecto utilizamos la malla global automática y el dominio computacional predeterminado. Especifique la siguiente configuración de Global Mesh: Tipo



Automático



Nivel de malla initial



4



Otras opciones son predeterminadas



Ejecución del cálculo Ejecute el cálculo. Una vez finalizado el cálculo, puede iniciar la segunda etapa de EFD Zooming para centrarse en el chip principal. Guarde el modelo.



Segunda etapa del zoom EFD En la2a etapa de EFD Zooming destinada a determinar la temperatura del chip principal, calculamos el flujo sobre el disipador de calor en un dominio computacional más pequeño que rodea el chip principal, utilizando la opción Condición de límite transferido para tomar los resultados de cálculo de la primera etapa como condiciones de límite. Para calcular la temperatura de los sólidos, habilitamos la opción Conducción de calor en sólidos. Dado C1-6



que en esta etapa el dominio computacional es



Flow Simulation 2016 Tutorial



C1-7



reducido sustancialmente, una malla computacional fina con un número asequible de celdas se puede construir en los canales estrechos del disipador de calor y fins delgados, incluso cuando se considera la conducción de calor en sólidos durante el cálculo.



Proyecto para la segunda etapa de EFD Zooming Apertura del modelo de SOLIDWORKS Active la configuración Sink_1 (Zoom). Observe que los cortes del disipador de calor se han resuelto ahora.



Creación de un proyecto de simulación de flujo Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



Zoom – Fregadero 1 – L4



Nombre de configuración



Fregadero 1 (Zoom)



Sistema de unidades



Electrónica



Tipo de análisis



Interna



Características físicas



La conducción de calor en sólidos está habilitada



Fluido



Aire



Sólido predeterminado



Metales/Aluminio



Condición de la pared



Pared adiabática, rugosidad cero



Condiciones iniciales



Condiciones iniciales predeterminadas (en particular, la temperatura sólida inicial es de 68,09 oF)



A continuación, reduciremos el dominio computacional para centrarnos en el chip principal, es decir, realizar EFD Zooming.



Ajuste del tamaño del dominio computacional Al reducir el cálculoal dominio para fines de zoom EFD, es necesario tener en cuenta que los resultados de cálculo de la primera etapa servirán como condiciones de límite en los límites de este dominio. Por lo tanto, para obtener resultados fiables en los cálculos de la segunda etapa, tenemos que especificar límites de dominio computacional (como planos paralelos a los planos X, Y, Z del sistema de coordenadas globales) que cumplan las siguientes condiciones: 1 el flujo y los parámetros sólidos en estos límites, tomados de la computatio n de la primera etapa,deben ser lo más uniformes posible; 2 los límites no deben estar demasiado cerca del objeto de interés, ya que las entidades del objeto no se resolvieron en el cálculo de la primera etapa. El



dominio computacional debe ser



Ejemplos avanzados: C1 - Aplicación de zoom EFD



lo suficientemente grande como para no recibir influencia de características más complejas del objeto recién agregado; 3 las condiciones límite transferidas o especificadas en los límites deben ser consistentes con las declaraciones del problema (por ejemplo, si en el problema considerado la placa madre está hecha de un material conductor de calor, entonces es incorrecto cortar la placa madre con límites de dominio computacional, ya que esto producirá un flujo de calor incorrect del chip a través de la placa madre). En este proyecto especificamos los siguientes límites de dominio computacional que satisfacen los requisitos antes mencionados. Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Dominio computacional para ajustar el tamaño principal computacionalde lasiguiente manera: •



Xmáx. 0,7 in (las condiciones límite en la región fluida de este límite se transfieren desde los resultados de cálculo de la primera etapa, las mismas condiciones límite que en Xmin -2,95 in se especifican automáticamente en la parte sólida superior de este límite que se encuentra en la pared de aluminio del gabinete electrónico, y las mismas condiciones de límite que en Zmin -1 in se especifican automáticamente en la parte sólida inferior que se encuentra en la placa madre)



• Xmin - -2,95 in (se encuentra completamente dentro de la pared lateral de la carcasa electrónica de aluminio, este material no influye en la temperatura del chip principal ya que está aislado del chip por la placa madre aislante de calor y el flujo de aire, su condición de límite se especifica automáticamente como la temperatura de 68,09 oF especificada como la condición inicial para todos los sólidos), • Ymáx. 4 pulgadas, Y mín.-1 pulgada (las condiciones límite en estos límites se especifican de la misma manera que en X máx. 0,7 pulgadas, así como en las partes laterales de los límites que también se encuentran en la pared de aluminio), • Zmáx. 1,2 pulgadas (se encuentra completamente dentro de la pared superior de aluminio del recinto electrónico, por lo tanto, la misma condición límite, como en Xmen -2,95 pulgadas, se especifican automáticamente en este límite), • Zmin - 1,1 in (se encuentra completamente dentro de la placa madre especificada como aislante de calor, por lo tanto, la condición de límite de pared adiabática se especifica automáticamente en este límite).



C1-8



El dominio computacional reducido.



Flow Simulation 2016 Tutorial



C1-9



Especificación de las condiciones de límite transferidas 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Condición de contorno transferido .



2 Agregue los límites Xmax, Ymax y Ymin Computational Domain a los límites para aplicar la lista de condiciones de límite transferida. Para agregar un



contorno, selecciónelo y haga clic en Agregaro haga doble clic enun contorno. 3 Haga clic en Siguiente. 4 En el paso 2, haga clic en Examinar para seleccionar el proyecto de simulación de flujo cuyos resultados se utilizarán como condiciones de contorno para el proyecto actual Zoom – Hundimiento 1 – L4.  Puede seleccionar un proyecto



calculado de cualquier modelo abierto actualmente o buscar los resultados (. fld ). 5 En el cuadro de diálogo Buscar proyecto, seleccione el Zoom – Global – Proyecto L4 y haga clic en Aceptar. 6 Haga clic en Siguiente. 7 En el Paso 3, acepte Ambient como Clase de condición de límite.



de contorno ambiente consisteen especificar (tomando los resultados de un cálculo anterior)



 La condición



parámetros de flujo en la sección del límite que se encuentra en el fluido, por lo que actuarán durante el cálculo casi de la misma manera que las condiciones ambientales en un análisis externo. If Heat La conducción en sólidos está habilitada, a continuación, la temperatura sólida se especifica en la sección de este límite que se encuentra en el sólido (tomando los resultados de un cálculo anterior). El flujo de calor en este límite, que se obtendrá como parte de la solución del problema, can ser distinto de cero. 8 Haga clic en Finalizar.



Especificación de fuentes de calor Volumen Fuente de generación de calor de 5 W en el chip principal.



Ejemplos avanzados: C1 - Aplicación de zoom EFD



Especificación de materiales sólidos a) El chip principal está hecho de silicio (PreDefinido/Semiconductores);



b) MotherBoard y Enclosure están hechos de aislante (Pre-Definido/Glasses & Minerals); c) todas las demás partes(por ejemplo, el disipador de calor) están hechas de aluminio.



Especificación de objetivos Especifique los objetivos de volumen de las temperaturas máximas y medias del chip principal y el disipador de calor.



Especificación de la configuración de malla Aquí, usamos la malla global automática especificando el Nivel de malla inicial de 4, pero en contraste con la computation de la primeraetapa, especificamos manualmente el tamaño mínimo de espacio de 1.1 para resolver las características finas del disipador de calor. Tipo



Automático



Nivel de malla inicial



4



Tamaño mínimo de la brecha



0,1 en



Otras opciones son predeterminadas



Ejecución del cálculo Ejecute el cálculo. Los resultados computacionales obtenidos se presentan en tablas e imágenes a continuación. Estos resultados se obtuvieron con la forma del disipador de calor N.1.



C1-10



Si nos fijamos en la malla computacional puede ver que tiene dos celdas para cada uno de los canales del disipador de calor, y dos celdas para cada una de las aletas del fregadero.



La gráfica de corte de malla obtenida para el disipador de calor No.1 en Y -0,3 in.



Cambio de la configuración del disipador de calor Veamos ahora cómo el empleo de la forma del disipador de calor No. 2 cambia los resultados computacionales. Para ello, cambiamos la configuración del disipador de calor a la versión No.2, mientras que todos losajustes del proyecto E FDZooming Flow Simulation de la 2a etapa se conservan. No hay necesidad de realizar el cálculo EFD Zooming de 1a etapa de nuevo, ya que podemos utilizar sus resultados en este proyecto también. La forma más fácil de crear el mismo proyecto de Flow Simulation para la nueva configuración del modelo es clonar el proyecto existente a esta configuración.



Proyecto de clonación a la configuración existente 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Clonar proyecto. 2 En el nombre del proyecto , escriba Zoom - Sink 2 - L4. 3 En la lista Configuración para agregar el proyecto, Seleccione. 4 En la lista Configuraciones,



seleccione



seleccione Sink 2 (Zoom).



Haga clic en Aceptar. Después de hacer clic en Aceptar, aparecen dos mensajes de advertencia que le piden que restablezca el dominio computacional y que vuelva a generar la malla computacional. Seleccione No para omitir el cambio de tamaño del dominio computacional y Sí para reconstruir la malla. Después de clonar el proyecto, puede realizarel cálculoinmediatamente. Los resultados obtenidos se presentan en tablas e imágenes en el final de este tutorial. Se observa que debido a la nueva forma del disipador de calor, la temperatura del chip principal se reduce en unos 15 oF. Esto es causado tanto por el aumento de la zona de las costillas del disipador de calor y la racionalización del flujo en



los canales estrechos del disipador de calor entre las costillas (en el disipador de calor No.1 aproximadamente la mitad del canal está ocupado por un vórtice de contraflujo).



Ejemplos avanzados: C1 - Aplicación de zoom EFD



El enfoque de malla local Para validar los resultados obtenidos con el enfoque de zoom EFD, ahora vamos a resolver los mismos problemas empleando la opción de malla local. Para emplear esta opción, agregamos un paralelepípedo que rodea el chip principal al ensamblaje del modelo y then deshabilitarlo en el cuadro de diálogo Control de componentes. Este volumen representa una región fluida en la que podemos especificar la configuración de malla computacional que difiere de la del otro dominio computacional, mediante la opción Malla local.



La configuración del gabinete electrónico con la parte adicional para aplicar la opción Malla local.



Proyecto de simulación de flujo para el enfoque de malla local (Sink No1) Para crear el proyecto en este caso, clonamos el proyecto Zoom - Sink 1 - L4 a la configuración existente de Sink 1 (LocalMesh), pero a diferencia de la clonación anterior, restablecemos el dominio computacional al tamaño predeterminado para que el dominio computacional encierre todo el modelo. Activar Zoom - Sink 1 - L4 proyecto. Abra el cuadro de diálogo Clonar proyecto, en Nombre del proyecto,escriba LocalMesh - Sink 1 - N2. En la lista Configuración para agregar el proyecto, seleccione Seleccionar. En la lista Configuraciones, seleccione Sink 1 (LocalMesh) como la configuración a la que Flow Simulation adjuntará el proyecto clonado. Después de hacer clic en Aceptar, confirme con Sí que aparecen ambos mensajes.



C1-12



Especificación de condiciones límite En primer lugar, elimine la condición de contorno transferida heredada. Haga clic con el botón derecho en el elemento Condición de contorno transferido1 del árbol y seleccione Eliminar. A continuación, copie las condiciones de contorno del Zoom Global - Proyecto L4 mediante la herramienta Copiar en proyecto. 1 Activar Zoom- Global - L4 proyecto. 2 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Copiar en proyecto. Aparece el cuadro de diálogo Copiar en proyecto. 3 Cambie a la pestaña Análisis de Flow Simulation, mantenga pulsada la tecla Ctrl y, en el árbol Análisis de simulación de flujo, seleccione los elementos Presión de entorno 1 y Ventilador de entrada externo 1. Estas características aparecen en la lista Características para copiar. 4 Seleccione LocalMesh - Sink 1 - N2 como proyecto de destino . 5 Haga clic en Aceptar



.



6 Active el proyecto LocalMesh - Sink 1 - N2.



Especificación de fuentes de calor A la fuente de volumen ya existente de los 5 W especificados en el chip principal, agregue un Fuente de generación de calor de volumen de 5 W aplicada en las virutas pequeñas.



Ejemplos avanzados: C1 - Aplicación de zoom EFD



Especificación de materiales sólidos Las siguientes definiciones de material se heredaron del proyecto anterior, por lo que no es necesario crearlas de nuevo, pero es necesario editar el Material sólido de silicio 1 para incluir virutas pequeñas y editar Material sólido aislante 1 para incluir la entrada, salida de unatapa de tornillo de salida: a) el chip principal y las virutas pequeñas están hechas de silicio; b) el MotherBoard, el Enclosure, el Inlet Lid y el Outlet Lids están hechos de aislante; c) PCB1 y PCB2 están hechos de material de PCB Tutorial definido por el usuario, que se agrega a la base de datos de ingeniería en el ejemplo de tutorial A2 Conjugate Heat Transfer. d) todas las demás piezas están hechas de aluminio por defecto.



Especificación de objetivos Mantenga los objetivos de volumen clonados de temperaturas máximas y medias del chip principal y el disipador de calor.



Cambiar el nivel de malla inicial Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Malla global para ajustar la configuración de malla global automática. Establezca el Nivel de malla inicial en 3. Puesto que la conducción de calor en sólidos está habilitada, establecer el Nivel de malla inicial en 4 junto con la configuración de malla local producirá un gran número de celdas, lo que resultará en un tiempo de CPU más largo. Para reducir el tiempo de cálculo de este ejemplo de tutorial, decrease el nivel de malla inicial a 3. Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Reconstruir.



C1-14



Especificación de la configuración de malla local Para aplicar la configuración de malla local a una región, necesitamos que un componente que represente esta región se deshabilite en el cuadro de diálogo Control de componentes. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Mallalocal. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager, Componente.



seleccione



LocalMesh



3 En Canales, establezca el Número de características de



las celdas a través del canal refinamiento de canal



2 y el Nivel máximo de



en 4.



 El término Canales es convencional y se utiliza



para la definición de los pasajes de flujo del modelo en la dirección de interfaz normal a sólido/fluido. El procedimiento de refinamiento se aplica a cada paso de flujo dentro del dominio computacional a menos que especifique que Flow Simulation ignore los pasajes de una altura especificada con las opciones Altura mínima de canal para refinar y Altura máxima de canal para refinar. El número de características de las celdas a través del canal (vamos a denotarlo como Nc) y el nivel máximo de refinamiento del canal (denotemos que como L) influyen en la malla en canales de la siguiente manera: la malla básica en los canales se dividirá para tener el número Nc especificado por un canal, si las celdas resultantes satisfacen la L especificada. En sus palabras, cualquiera que sea el Nc especificado , las celdas de un canal no pueden ser más pequeñas en 8L (2L en cada dirección del Sistema de Coordenadas Globales) veces que la celda de malla básica. Esto es necesario para evitar la división de malla indeseable en canales superfino que pueden causar el aumento del número de celdas a un valor excesivo. 4 Haga clic en Aceptar



.



En nuestro caso, para establecerlas 2 celdas a través de un criterio de canal, aumentamos el Nivel máximo de refinamiento de canal a 4. Realizamos estos ajustes para ambos disipadores de calor considerados.



Ejemplos avanzados: C1 - Aplicación de zoom EFD



Proyecto de simulación de flujo para el enfoque de malla local (Sink No2) Clonar el proyecto Activo LocalMesh – Sink 1 – N2 a la configuración existente de Sink 2 (LocalMesh ). Asigne al nuevo proyecto el nombre LocalMesh - Sink 2 - N2. Durante la clonación, confirme el mensaje para reconstruir lamalla. Mediante la ejecución por lotes,calcule ambos proyectos.



Resultados Los resultados computacionales obtenidos para ambos disipadores de calor se presentan a continuación en comparación con los resultados obtenidos con el enfoque de zoom EFD. Se ve que los cálculos conh la configuración de malla local producen prácticamente los mismos resultados que el enfoque de zoom EFD. Disipador de calor N Disipador de calor N Parámetro o.1 o.2 Zoo LocalMe Zoom LocalMe m sh sh 113. 117.33 98.07 102.89 ttener, f Chip 07 principa tmáx., f 113. 117.58 98.38 103.16 l 44 112. 117.18 97.87 102.68 ttener, f Disipad 92 or de 113. 117.51 98.31 103.09 tmáx., f calor 38



MALLA



C1-16



local EFD Zooming



MALLA



local EFD Zooming



Las gráficas de corte de temperatura obtenidas



el plano



para el disipador de calor No.1 en Y a 2.19 en



superior con los



enfoques EFD Zooming (izquierda) y Malla local



(derecha).



Las gráficas de corte de temperatura obtenidas para el disipador de calor No.1 en Z -0.32 en plano frontal con los enfoques EFD Zooming (izquierda) y Malla local (derecha).



Las gráficas de corte de temperatura obtenidas plano derecho con los (derecha).



para el disipador



de calor



No.1 en



X -1.53



el



en



enfoques EFD Zooming (izquierda) y Malla local



MALLA



local EFD Zooming



Las gráficas de corte de temperatura obtenidas para el disipador de calor No.2 en Y a 2,19 en el plano superior con los enfoques EFD Zooming (izquierda) y Malla local (derecha).



Ejemplos avanzados: C1 - Aplicación de zoom EFD



MALLA



local EFD Zooming



Las gráficas de corte de temperatura obtenidas para el disipador de calor No.2 en Z -0.32 en el plano frontal con los enfoques EFD Zooming (izquierda) y Malla local (derecha).



para el disipador de calor No.2 en X -1.53 en el plano enfoques EFD Zooming (izquierda) y Malla local (derecha).



Las gráficas de corte de temperatura obtenidas derecho con los



C1-18



C2 Máquina textil



Declaración de problema La máquina textil simplificada utilizada en este tutorial se describe como un cilindro hueco cerrado que tiene un estator cilíndrico con un tubo de entrada estrecho (ver la figura a continuación). Un cono de paredes delgadas gira a una velocidad muy alta. El aire fluye sobre el cono giratorio antes de salir a través de la tubería de salida. Debido a la tensión de cizallamiento, el cono giratorio gira el aire. El movimiento del aire giratorio orienta las fibras, para la correcta formación del hilo.



Salida P a 96325 Pa



Vivienda



Muro giratorio  a 130000 RPM



Caudal de masa de entrada de 0.0002026 kg/s



Estator



1mm



Ejemplos avanzados: C2 - Máquina textil



En este ejemplo se utilizó un cilindro hueco con las siguientes dimensiones: 32 mm de diámetro interior y 20 mm de altura interior. El aire se inyecta en un tubo de entrada de 1 mm de diámetro a un caudal de masa de 0.0002026 kg/s. El espesor del cono es de 1 mm y el edge del cono está espaciado a 3 mm de la parte inferior del cilindro principal. El cono gira a una velocidad de 130000 RPM. La presión estática de 96325 Pa se especifica en la salida del tubo de salida del cilindro. Flow Simulation analiza el flujo de aire sin partículas de fibra. Se suponía que la influencia de las partículas de fibra en el flujo de aire era insignificante. Se inyectaron pequeñas partículas de poliestireno en la corriente de aire utilizando los resultados de procesamiento de la función de trayectoria de flujo para estudiar la influencia de los flujos de aire en las fibras. Una velocidad tangencial de 40 m/s del aire se especifica como condición inicial para acelerar la convergencia y reducir el tiempo total de CPU necesario para resolver el problema.



Abrir el modelo de SOLIDWORKS Copie la carpeta C2 - Textile Machine en su directorio de trabajo y asegúrese de que los archivos no sean de solo lectura, ya que Flow Simulation guardará los datos de entrada en estos archivos. Abra el ensamblaje Textile Machine.SLDASM.



la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de iones Flow Simulat definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el ensamblado Textile Machine.SLDASM ubicado en la carpeta C2 Textile Machine-Ready to Run y ejecutar los proyectos deseados.



 Para omitir



C2-2



Creación de un proyecto de simulación de flujo Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



130000 rpm



Configuración



Usar corriente



Sistema de unidades



SÍ; seleccionar mm (milimetro) para Longitud, RPM (Rotaciones por minuto) para velocidad angular y kg/h (kilogramos/hora) para caudal de masa bajo cargas y movimiento



Tipo de análisis



Interno; Excluir cavidades sin condiciones de flujo



Características físicas



No se seleccionan funciones físicas



Fluido



Aire



Condiciones de pared



Pared adiabática, rugosidad cero



Condiciones iniciales



Condiciones predeterminadas



Ejemplos avanzados: C2 - Máquina textil



Especificación de condiciones límite Especifique las condiciones de contorno de entrada y salida de la siguiente manera:



C2-4



Condic ión de límite de entrada



Flujo de masa de entrada a 0,73 kg/h: Caudal de masa de entrada de 0,73 kg/h normal a la cara de entrada de la Estator; Para ello, es posible que deba ocultar los componentes Initial Velocity 1 y Initial Velocity 2.



Condic ión de límite de salida



Presión estática de salida 96325 Pa: Presión estática de 96325 Pa en la cara de salida de la carcasa (los demás parámetros son predeterminados).



Especificación de muros giratorios La influencia de la rotación de piezas y componentes en el flujo se puede simular en Flow Simulation de dos maneras. Con la función Región giratoria puede asignar un marco de referencia giratorio a una región fluida seleccionada. Esto permite simular la rotación de los components de geometría compleja, tales como ventiladores, ruedas de bomba, impulsores, etc. En este tutorial consideramos la rotación de un componente con una geometría relativamente simple. Todas las superficies del rotor de la máquina textil son superficies de revolución como conos o cilindros. Fo este tipo de geometría giratoria la condición de contorno de muro móvil es más adecuada y normalmente proporciona resultados más precisos. 1 En el árbol Análisis de Simulación de flujo, haga clic con el botón derecho en el icono Condiciones de contorno y seleccione Insertar condición de contorno . 2 Seleccione Wall y, a continuación, Real Wall. 3 En el gestor de diseño del



FeatureManager desplegable, seleccione el componente Rotor. 4 Seleccione Movimiento de muro . 5 Seleccione Y como eje de rotación . 6 Especifique la velocidad angular



de 130000 RPM. 7 Haga clic en Aceptar



y cambie el nombre del nuevo elemento Real Wall 1 a Rotación Pared a 130000 rpm.



Ejemplos avanzados: C2 - Máquina textil



Especificación de las condiciones iniciales Para acelerar la convergencia, se especifica una velocidad tangencial del aire de 40 m/s como condición inicial dentro de la carcasa. Los componentes auxiliaresy Initial Velocity 1 y Initial Velocity 2 se utilizan para definir un dominiofluido. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Condición inicial. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione el Componentes Inicial de Velocidad 1 y Velocidad Inicial 2. 3 Seleccione la opción Desactivar componentes sólidos. Flow Simulation tratará estos componentes como una región fluida. 4 Seleccione Y en la lista Eje de referencia. 5 En Parámetros de flujo, seleccionedependencia para la velocidad en la dirección X haciendo clic en el botón. Aparece el cuadro de diálogo Dependencia.



6 En la lista Tipo de dependencia, seleccione Definición de fórmula. 7 En el cuadro Fórmula, escriba la fórmula que define la velocidad en dirección X: 40*cos(phi). Aquí phi es el ángulo polar  define como se muestra en la imagen Abajo.







8 Haga clic en Aceptar. Volverá al PropertyManager Condición inicial . 9 Haga clic en Dependencia a la derecha del cuadro Velocidad en dirección Z y



especifique la fórmula para el componente Z de velocidad: -40*sin(phi). 10 Haga clic en Aceptar. C2-6



11 En Parámetros termodinámicos, al 99800 Pa. 12 Haga clic en Aceptar



cambie la presión



.



13 Haga clic- pausa-haga clic en el nuevo elemento Condición inicial1 y cámbiele el nombre a vel a 40 m.



Especificación de objetivos Dado que el cono giratorio gira el aire, tiene sentido especificar la velocidad del aire como objetivo para garantizar que el cálculo se detiene cuando la velocidad converge. Además, vamos a especificar el objetivo de superficie de presión estática en la entrada y el objetivo de superficie de caudal de masa en la salida como criterios adicionales para converger el cálculo. Especifique los siguientes objetivos de proyecto: TIPO DE OBJETIVO



VALOR DEL OBJETIVO



Objetivo global



Velocidad media



Objetivo de superficie



Caudal de masa



Objetivo de superficie



Presión estática media



Objetivo de volumen



Velocidad media



Objetivo de volumen



Velocidad media



CARA/COMPONENTE



Cara de salida (haga clic en el elemento de condición de contorno de presión estática de salida para seleccionar la cara de salida) Cara de entrada (haga clic en la posición de condición de contorno de caudal de masa de entrada para seleccionar la cara de entrada) Velocidad inicial 1 (seleccione el componente en el gestor de diseño del Gestor de diseño del FeatureManager desplegable) Velocidad inicial 2 (seleccione el componente en el gestor de diseño del Gestor de diseño del FeatureManager desplegable)



Especificación de la configuración global de malla



Especifique la siguiente configuración de Global Mesh: Tipo



Automático



Ejemplos avanzados: C2 - Máquina textil



Nivel de malla inicial



4



Tamaño mínimo de la brecha



1 mm



Otras opciones son predeterminadas Calcule el proyecto.



Resultados (paredes lisas) El campo de velocidad de flujo calculado y el campo de componente Y de velocidad en Z a 0 (sección XY) se muestran en las imágenes siguientes. Se puede ver que la velocidad máxima de flujo se produce cerca del tubo de entrada y cerca de la superficie interna del cono giratorio en el borde del cono. Velocidad en la sección XY en Z a 0.



Velocidadde



flujo Componente Y de la velocidad



de flujo



Es interesante que la velocidad vertical(es decir, a lo largo del eje Y) en la región cercana a las superficies internas y externas del cono giratorio se dirija al fondo del cilindro. Además, este componente de velocidad es casi cero en el espacio entre el cono giratorio y la parte inferior del cilindro, y positivo (es decir, dirigido a la parte superior) en las proximidades de las paredes laterales del cilindro. Como resultado, las pequeñas partículas transportadas por el aire en la región entre el borde inferior del cono giratorio y la parte inferior del cylinder no pueden salir deesta región debido a la pequeña velocidad vertical allí. Por otro lado, las partículas más grandes que entran en esta región pueden rebotar desde la pared inferior del cilindro (en este ejemplo se considera el ideal, es decir, la reflexión completa) y volar de vuelta a la región de alta velocidad vertical. Luego son transportados por el aire a lo largo de las paredes laterales del cilindro a la pared superior del cilindro donde permanecen en el vórtice de esta región.



C2-8



Visualización de trayectorias de flujo y partículas Para mostrar las trayectorias de flujo a medida que el flujo se agiliza, necesitamos especificar los puntos de partida a través de los cuales pasa la trayectoria y la dirección de la estreamline en relación con estos puntos. 1 En el árbol Análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el icono Trayectorias de flujo y seleccione Insertar. 2 Haga clic en la ficha Análisis de simulación de flujo y, a continuación, haga clic en el icono de condición de contorno de entrada (Flujo de masa de entrada a0,73 kg/h) para seleccionar la caracorrespondiente. 3 Establezca el Número de puntos en



10.



4 En Apariencia, establezca las Trayectorias de dibujo en cuanto Líneas con flechas y desde la lista Velocidad.



a



Color por, seleccione



5 En Restricciones. seleccione la dirección hacia delante y



aumente



la Longitud máxima de las



trayectorias a



15 m.  The Maximum length option limits the le ngth of



the rajectory al valor especificado. Aumentamos este valor para mostrar mejor la vorticidad del flujo.



6 Haga clic en Aceptar para mostrar



las optimizaciones de flujo.



7 Para especificar el rango de visualización de parámetros, haga clic en el valor máximo de la barra de paleta de velocidad y escriba 70 m/s en un cuadro de edición.



Ejemplos avanzados: C2 - Máquina textil



Para mostrar las trayectorias de las partículas, necesitamos especificar las propiedades iniciales de las partículas (temperatura, velocidad y diámetro), el material de las partículas y la condición de la pared (absorción o reflexión). 1 En el árbol Análisis, haga clic con el botón derecho en el icono Estudios de partículas y seleccione Asistente. 2 Mantenga el nombre predeterminado para el estudio de partículas y haga clic en Siguiente 3 Click el icono de condición de contorno deentrada



.



( Flujo de masa deentrada



• 0,73 kg/h) en el árbol para seleccionar la cara de entrada desde la que se inyectan las partículas. 4 En los puntos de partida , establezca el número de puntos



a 5. 5 En Propiedades de partículas, establezca el Diámetro



igual a 0,005 mm y cambie el Material a los Sólidos y en la lista seleccione el poliestireno (Materiales / Sólidos / Pre-Definido / Polímeros).



We leave unchanged the default zero valu of rive velocidad y temperatura,loque significa que la velocidad y la temperatura de las partículas son iguales a las del flujo entrante. También dejamos el valor predeterminado del caudal de masa, ya que sólo se utiliza para estimar las tasas de masas de erosión o acumulación, que no vamos a tener en cuenta. 6 Haga clic en Siguiente



dos veces.



7 Cambie la Condición de muro predeterminada a Reflexión. 8 Haga clic en Siguiente



.



9 En Apariencia predeterminada,establezca Dibujar trayectorias como líneas con flechas. 10 En Restricciones, aumente la Longitud máxima trayectorias a 15 m.



de



. En el árbolAnálisis aparece un nuevo elemento Estudio de partículas 1 con un subobjetivo (Inyección 1 ).



11 Haga clic en Aceptar



12 Haga clic con el botón derecho en el elemento Inyección 1 creado y seleccione Clonar. Se creará el elemento Inyección 2. Para este elemento, aumente el tamaño de partícula editando el Diámetro a 0,015 mm. 13 Haga clic con el botón derecho en el elemento Estudio de partículas 1 y seleccione Ejecutar. 14 Seleccione Inyección 1 y haga clic en Mostrar para C2-10



ver las trayectorias de las partículas.



15 Cuando haya terminado de examinar los ories de trajectde la primera inyección, oculte la inyección 1 trayectorias y mostrar las trayectorias de inyección 2.



Flow Simulation 2016 Tutorial



C2-11



Modelado de muro giratorio áspero En el cálculo anterior se utilizó cero rugosidad para las paredes de las superficies internas y externas del cono giratorio. Para investigar una influencia de la rugosidad de la pared del cono giratorio, realicemos el cálculo con las superficies internas y externas del cono giratorio' a 500 mde rugosidad en las mismas condiciones de contorno. Cree un nuevo proyecto clonando el proyecto actual a la configuración actual y asígnelo el nombre 130000rpm rough wall.



Ajuste de la rugosidad de la pared 1 Haga clic con el botón derecho del 11 000 rpm y seleccione el elemento De la pared giratoria Editar definición. 2



En Parámetros de muro, seleccione Ajustar rugosidad de muro



3 Especifique la rugosidad de la pared de 500 micrómetros. 4 Haga clic en Aceptar



.



Ejecute el cálculo.



.



Ejemplos avanzados: C2 - Máquina textil



Resultados (paredes ásperas) Los campos calculados de velocidad de flujo y componente Y de velocidad en diferentes se muestran a continuación y no revelan prácticamente ningún cambio en la velocidad vertical del flujo. Como resultado, las trayectorias de las partículas voladoras son casi idénticas a las de las paredes lisas. Se observa que el aumento de la rugosidad de 0 a 500 m aumenta la velocidad tangencial del flujo de vórtice. Velocidad en la sección XY en Z a 0 (rugosidad a 500 m)



Velocidad deflujo



Velocidad de flujo Velocidad de flujo



Y Velocidad en



rugosidad a 0 m



C2-12



la sección ZX a Y a 2 mm



rugosidad a 500 m



Paredlisa Pared



rugosa



Trayectorias de 5 m partículas



Paredlisa Pared



rugosa



Trayectorias de 15 m partículas



Paredlisa Pared



rugosa



Ejemplos avanzados: C2 - Máquina textil



C2-14



C3 Flujo no newtoniano en un canal con cilindros



Declaración de problema Consideremos el flujo 3D de un líquido no newtoniano a través de un canal de sección rectangular gravado con siete cilindros circulares dispuestos asimétricamente con respecto al plano medio del canal que se muestra en la referencia 1. Siguiendo la referencia 1,consideremos la solución acuosa del 3% de la goma xantana como un líquido no newtoniano. Su viscosidad es aproximadamente la ley de poder   K 







na 1



con un consistency coefficient of K a 20 Pa×sn y un índice de ley de potencia de n a 0,2, mientras que sus otras propiedades físicas (densidad, etc.) son las mismas que en el agua (ya que la solución es acuosa). El objetivo del problema es determinar la pérdida total de presión en el canal. Además, para resaltar la influencia de la adición de goma xantana del 3% al agua en la pérdida de presión total del canal, calcularemos el flujo de agua utilizando el mismo caudal de volumen dentro del canal. Los cálculos de Flow Simulation se realizan con el perfil uniforme de velocidad de líquido en la entrada channel, el caudal de volumen del líquido es de 50 cm3/s. La presión estática de 1 atm se especifica en la salida del canal. El objetivo del cálculo es la resistencia del canal al flujo, es decir, la caída de presión total  o entre la entrada y la salida del canal.



Ejemplos avanzados: C3 - Flujo no newtoniano en un canal con cilindros



Abrir el modelo de SOLIDWORKS Copie la carpeta C3 - Flujo no newtoniano en su directorio de trabajo y asegúrese de que los archivos no son de solo lectura, ya que Flow Simulation guardará los datos de entrada en estos archivos. Abra la parte Array of Cylinders.sldprt.  Para omitir la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de Flow



Simulation definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir la parte Array of Cylinders.sldprt ubicada en la carpeta C3 - Non-Newtonian Flow-Ready to Run y ejecutar los proyectos deseados.



Definición del líquido no newtoniano 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Base de datos de ingeniería. 2 En el árbol Base de datos,seleccione Materiales / Líquidos no newtonianos / Definido por elusuario. 3 Haga clic en Nuevo elemento en la barra de herramientas. Aparece la pestaña Propiedades de elemento en blanco. Haga doble clic en la celda vacía para establecer el valor de propiedad correspondiente. 4 Especifique las propiedades del material como se muestra en la tabla siguiente: Nombre



XGum



Densidad



1000 kg/m-3



Calor específico



4000 J/(kg*K)



Conductividad térmica



0.6 W/(m*K)



Viscosidad



Modelo de ley de energía



Coeficiente de consistencia



20 Pa*sn



Indice de la ley de energía



0.2



Guarde y salga de la base de datos.



Definición del proyecto Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera:



C3-2



Nombre del proyecto



XGS



Configuración



Usar corriente



Sistema de unidades



CGS modificado: Pa (Pascal) para la Presión y estrés



Tipo de análisis



Interno; Excluir cavidades sin condiciones de flujo



Características físicas



No se selecciona ninguna característica física (predeterminado) XGum (líquidos no newtonianos); Tipo de caudal: Solo laminador (predeterminado) Pared adiabática, paredes lisas por defecto, condición de deslizamiento por defecto



Fluido



Condiciones de pared Condiciones iniciales



Condiciones predeterminadas



Especificación de condiciones límite Especifique las condiciones de contorno de la siguiente manera: Condic ión de límite de entrada



Flujo de volumen de entrada 1: 50 cm3/s Caudal de volumen; temperatura predeterminada (20,05 oC) en la cara que se muestra en la figura;



Condic ión de límite de salida



Presión estática 1: Valor predeterminado (101325 Pa) para la presión estática en la cara que se muestra en la figura;



Ejemplos avanzados: C3 - Flujo no newtoniano en un canal con cilindros



Especificación de objetivos Especifique los objetivos de superficie para la presión total media en la entrada y salida. Especifique un objetivo de ecuación para la caída de presión total entre la entrada y la salida del canal.



Especificación de la configuración global de malla Especifique la siguiente configuración de Global Mesh: Tipo



Automático



Nivel de malla inicial



3 (predeterminado)



Tamaño mínimo de la brecha



0,25 cm



Otras opciones son predeterminadas



Ejecute el cálculo. Cuando finalice el cálculo, cree la gráfica de objetivo para obtener la caída de presión entre la entrada y la salida del canal.



A rra y o f C y linde rs . S LD P R T [X G S ] GoalName Un it V a lu y A en ra g e d M in im u m V a lu e V a lu e S G A en Total P realmente con horas 1 S G A en Total P realmente con horas 2 P realmente con relojes D robo



105651. 3761



105643. 4827



M y x im u m V a lu e 105654 .4936



P ro g re ss [%] 100



101329. 3176



101329. 3152



101329. 3074



101329 .3176



100



4322 .468356



4322 . 060898



4314 .175274



4325. 178958



100



[P a]



105651 .786



[P a] [P a]



Se ve que la pérdida de presión total del canal es de aproximadamente 4 kPa.



C3-4



Comparación con el agua Consideremos ahora el flujo de agua en el mismo canal en las mismas condiciones (al mismo caudal de volumen). Cree un nuevo proyecto clonando el proyecto actual a la configuración actual y asígnelo el nombre Water.



Cambio de la configuración del proyecto 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Configuracióngeneral.



2 En el Navegador, haga clic en Fluidos. 3 En la tabla Fluidos de proyecto, seleccione XGum y haga clic en Quitar. 4 Seleccione Agua en líquidos y haga clic en Añadir. 5 En Características de flujo, cambie Tipo de caudal a Laminar y Turbulent. 6 Haga clic en Aceptar.



Ejemplos avanzados: C3 - Flujo no newtoniano en un canal con cilindros



Ejecute el cálculo. Una vez finalizado el cálculo, cree el trazado de objetivos. Como se muestra en el



A rra y o f C y linde rs . S LD P R T [w ate r] GoalName Un it V a lu y A en ra g e d M in im u m V a lu e V a lu e S G A en Total P realmente con horas 1 S G A en Total P realmente con horas 2 P realmente con relojes D robo



101403. 7646



101403. 4033



M y x im u m V a lu e 101404.2022



P ro g re ss [%] 100



101329. 8163



101329. 8239



101329. 7915



101329.8473



100



73 .74209017



73 . 94078411



73 .56685744



74.3741033



100



[P a]



101403. 5584



[P a] [P a]



tabla de resultados anterior, la pérdida de presión total del canal es de aproximadamente 60 Pa, es decir, 60...70 veces más baja que con la solución acuosa del 3% de la goma xantana, esto se debe a la viscosidad mucho más pequeña del agua bajo las tasas de cizallamiento de flujo del problema.



El XGS (arriba) y la distribución de la velocidad del agua en el rango de 0 a 30 cm/s.



1 Georgiou G., Momani S., Crochet M.J. y Walters K. Flujo newtoniano y no newtoniano



en un canal obstruido por una matriz antisimétrica de cilindros. Journal of NonNewtonian Fluid Mechanics, v.40 (1991), p.p. 231-260.



C3-6



C4 Transferencia de calor radiativa



Declaración de problema Consideremos una bola con un diámetro de 0,075 m, que se calienta continuamente por una fuente de calor de 2 kW. La bola irradia calor a un reflector hemisférico dispuesto concéntricamente con un diámetro interior de 0.256 m, y a través de una cubierta de vidrio del mismo diámetro interior a una pantalla circular con el diámetro de 3 m dispuesto coaxialmente con el reflector a la distancia de 1 m de la bola. Todas las piezas excepto la cubierta de vidrio están hechas de acero inoxidable. La superficie de la bola y la superficie de la pantalla frente a la bola son de cuerpo negro. El otro lado del lado de la pantalla no es radiante. El objetivo de la simulación es ver cómo la presencia del reflector y su emisividad influyen en las temperaturas de la bola y la pantalla. Para ello, se consideran los tres casos siguientes: • Caso 1: la superficie interior del reflector es de cuerpo blanco; • Caso 2: todas las superficies del reflector son de cuerpo negro; • Caso 3: se retira el reflector. El problema de estado estacionario se resuelve con la conducción de calor en sólidos option seleccionado, de modo que se calcula la conducción dentro de todas las partes. Teniendo en cuenta la transferencia de calor convectiva negligiblemente baja (como en el aire altamente rara), también seleccionamos la opción conducción de calor solo en sólidos. Con esta opción, no necesitamos especificar una fluid para el proyecto, y se calcula sin considerar ningún flujo de fluido en absoluto, ahorrando así el tiempo de la CPU y limitando la transferencia de calor entre las partes a la radiación solamente. Se supone que la temperatura inicial de las piezas es de 293,2 K. Consideremoslasoluciones s obtenidas con Flow Simulation para cada uno de los casos considerados.



Ejemplos avanzados: C4 - Transferencia de calor radiativa



Abrir el modelo de SOLIDWORKS Copie la carpeta C4 - Radiative Heat Transfer en su directorio de trabajo y asegúrese de que los archivos no sean de solo lectura, ya que Flow Simulation guardará los datos de entrada en estos archivos. Abra el ensamblaje Ensamblaje de



bola calentada.SLDASM.  Para omitir la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de



simulación de flujo definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el ensamblado de bola calentada.SLDASM ubicado en la carpeta C4 Transferencia de calor radiativa- Listo para ejecutar y ejecutar los métodos projdeseados.



vidrio



Pantalla de cubierta de



N.o 3 Reflector



Bola calentada



1



La bola calentada con el reflector y la pantalla.



C4-2



Caso 1: La superficie interior del reflector es un cuerpo blanco Creación de un proyecto de simulación de flujo Con el asistente, cree un proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



Caso 1



Configuración



Usar corriente



Sistema de unidades



Sí



Tipo de análisis



Externos



Características físicas



Conducción de calor en sólidos, conducción de calor solo en sólidos, Radiación: Modelo de radiación - Temperatura del entorno de transferencia discreta - 293,2 K;



Sólido predeterminado



Aleaciones / Acero Inoxidable 321



Condiciones de pared



Superficie radiativa de pared predeterminada: superficie no radiante



Condiciones iniciales y ambientales



Temperatura sólida inicial predeterminada de 293,2 K



Ajuste del tamaño del dominio computacional Especifique el tamaño del dominio computacional de la siguiente manera: X máx. 1,4 m



Y max - 1,6 m



Z máx. 1,6 m



X min - -0,2 m



Y min - -1,6 m



Desde mín.--1,6 m



Ajuste de la configuración global de malla 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Mallaglobal. 2 En primer lugar, en Tipo, mantenga el tipo automático predeterminado y, en Configuración, especifique la siguiente configuración de malla: Nivel de malla inicial



3



(predetermin ado)



Otras opciones son predeterminadas 3 Acepte los valores predeterminados para los demás ajustes y haga clic en Aceptar



.



Ejemplos avanzados: C4 - Transferencia de calor radiativa



Ajuste de la configuración de malla local Tiene sentido ajustar la malla computacional para resolver mejor la fuente de radiación y todas las superficies radiativas. La forma más conveniente de hacerlo es especificar local Mesh - nos permite obtener una solución más precisa en estas regiones específicas sin crear una malla excesivamente fina en otras regiones. Para especificar los ajustes de Malla local en la bola calentada, el reflector y la cubierta de vidrio, defina la región local como una esfera. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Malla local . 2 En Selección, haga clic en Región y seleccione Esfera. A continuación, establezca su radio en 0,15 m y su origen en (0,0,0). 3 En Refinar celdas, utilice el control deslizante para establecer el Nivel de refinación de celdas sólidas 5.



en



Acepte los valores predeterminados para los demás ajustes y haga clic en Aceptar



.



Para especificar la configuración de Malla local en la pantalla, seleccione la superficie de pantalla que presenta la región local en la que se construirá la malla inicial. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Mallalocal. 2 En la zona de gráficos, seleccione la superficie de Pantalla orientada a la Esfera calentada . 3 En Refinar celdas, utilice el control deslizante para establecer el Nivel de refinación de celdas sólidas en 3. 4 Acepte los valores predeterminados para los demás ajustes y haga clic en Aceptar



C4-4



.



Especificación de superficies radiativas Siga los pasos que se indican a continuación para especificar las superficies radiativas: 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Superficieradiativa. 2 En Tipo, expanda la lista de superficies radiativas predefinidas y seleccione Muro de cuerpo negro . 3 En el árbol de diseño de Flyout FeatureManager, seleccione el componente Esfera calentada. A continuación, seleccione la superficie de La pantalla frente a la Esfera calentada . 4 Haga clic en Aceptar Paredes deBlackbody.



. Cambie el nombre del nuevo elemento Superficie radiativa 1 a



Haga clic en cualquier parte del área gráfica para borrar la selección.



5 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Superficie radiativa . 6 Seleccione la superficie interior de Reflector. 7 En Tipo, expanda la lista de superficies radiativas predefinidas y seleccione Muro de cuerpo blanco. 8 Haga clic en Aceptar . Cambie el nombre de la nueva superficie radiativa a Whitebody Wall.



Ejemplos avanzados: C4 - Transferencia de calor radiativa



Especificación de cuerpos y materiales transparentes a la radiación térmica Asigne el material Vidrio a la cubierta de vidrio y especifíctelo como transparente para la radiación. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Material sólido. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager flyout, seleccione el cristal Componente. 3 En Sólido, expanda la lista de materiales sólidos predefinidos y seleccione Vidrio en Vidrios y minerales. 4 En Transparencia de radiación, seleccione Transparente y,



a continuación, Solo térmico .  Puede especificar por separado una transparencia



de material sólido para la radiación solar y la transparencia de la radiación térmica de todas las demás fuentes, incluidos los cuerpos calentados. Dado que no hay fuentes de radiación solar en el proyecto, podemos seleccionar Térmica sólo para hacer el material totalmente transparente para toda la radiación en el proyecto. 5 Haga clic en Aceptar. Flow Simulation ahora trata este material sólido y todos los cuerpos a los que se aplica como totalmente transparentes a la radiación térmica.



Especificación de la fuente de calor y los objetivos Especifique la fuente de calor superficial de la velocidad de generación de calor en la superficie de la esfera: 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Origen de superficie. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione el componente Esfera calentada. 3 Seleccione Velocidad de generación de calor como tipo de



origen y establezca su valor



C4-6



en 2000 W.



Especifique los objetivos de superficie de las temperaturas máximas, medias y mínimas en la superficie de la Esfera Calentada y la superficie del cuerpo negro de La pantalla. Además, especifique el objetivo de volumen de la temperatura media de la esfera calentada. (En todos los casos debe seleccionar Temperatura (sólido) como parámetro de objetivo). Puede cambiar el nombre de los objetivos como se muestra para que sea más fácil supervisarlos realizandoel cálculo. Guarde el modelo y ejecute el cálculo. Si echa un vistazo a la convergencia de objetivos, puede ver que la temperatura de la esfera al inicio del cálculo es alta. Esto sucede porque la temperatura de la esfera inicial (293,2 K) es demasiado baja para quitar por radiación el calor producido por lafuente de calor de20 00 W. Para ilustrar esto mejor, en los casos número 2 y 3 aumentaremos la temperatura inicial de la esfera calentada a 1000 K, proporcionando así la mayor cantidad de calor que se pierde por la esfera a partir del comienzo de lacalculación.



Ejemplos avanzados: C4 - Transferencia de calor radiativa



Caso 2: Todas las superficies del reflector son de cuerpo negro A diferencia del caso 1, en este caso la superficie interior del reflector es de cuerpo negro y todas las demás superficies del reflector también son de cuerpo negro. Crear un nuevo proyecto Case 2 clonando el caso actual 1 Proyecto.



Cambio de la condición de superficie radiativa 1 Elimine la condición Muro de cuerpo blanco. 2 Haga clic con el botón derecho en el elemento Muros de Cuerpo negro y seleccione Editar definición. 3 Haga clic en el elemento Reflector en el gestor de diseño del FeatureManager desplegable. El componente se agrega a la lista. 4 Haga clic en Aceptar



.



Especificación de objetivos Especifique los objetivos de superficie adicionales de la temperatura máxima, media y mínima del sólido para las superficies interiores y exteriores del reflector.



Especificación de la Condición Inicial en Sólido Especifique la temperatura inicial de la esfera calentada de 1000 K utilizando Condición inicial. Guarde el modelo.



C4-8



Caso 3: Se retira el reflector A diferencia de los asuntos 1 y 2,el reflector se elimina enel asunto 3. Cree un nuevo proyecto de caso 3 clonando el



proyecto actual Case 2. 1 Editar la definiciónde la condición de Muros de Cuerpo Negro: en Selección eliminar de la lista de todas las caras pertenecientes a Reflector. Para eliminar una cara/componente de la lista de Caras para aplicar la superficie radiativa, seleccione la cara/componente y pulse la tecla Suprimir. 2 Elimine los objetivos de superficie relacionados con el reflector. 3 Deshabilite el componente Reflector en el cuadro de diálogo Control de componentes. Mediante Ejecución por lotes,calcule los casos 2 y 3.



Ejemplos avanzados: C4 - Transferencia de calor radiativa



Resultados En el caso 1, debido al calor devuelto por el reflector, la superficie de la bola frente al reflector es más caliente que la superficie de la bola que mira hacia la pantalla (ver imágenes a continuación). Por lo tanto, la temperatura de la pantalla en el caso 1 es mayor que en los otros casos. En el caso 2, la radiation que viene de la bola al reflector calienta el reflector y el calor se irradia desde la superficie exterior del reflector hasta el ambiente, por lo que se pierde del sistema. Dado que la radiación del reflector devuelve menos calor a la bola, latemperatura de la ball es menor, aunque se distribuye sobre la bola de la misma manera que en el caso 1. Menos calor también viene del reflector a la pantalla. Como resultado, la temperatura de la pantalla es menor que en el caso 1. Dado que el reflector se retira en Case 3, no hay calor notable irradiado de vuelta a la bola. La temperatura de la bola es menor que en el caso 2 y en su mayoría uniforme (la no uniformidad es inferior a 1 K). Dado que en ausencia de reflector la pantalla sólo está expuesta a la radiación desde el lado de la bola frente a la pantalla, la temperatura de la pantalla es la más baja entre todos los casos.



La distribución de la temperatura de la bola (sección transversal del plano frontal) en Caso 1 (izquierda), Caso 2 (centro) y Caso 3 (derecha) en el rango de 1200 a 1220 K (el reflector está dispuesto a la izquierda).



La distribución de la temperatura de la pantalla (gráfica superficial de temperatura sólida) en el caso 1 (izquierda), el caso 2 (centro) y el caso 3 (derecha) en el rango de 295 a 340 K.



C4-10



Paráme tro La temperatura de la pelota, K



La era de latemperatura lapantalla, K



de



M aximum Un verage M inimum M aximum Un verage M inimum



C ase 1 1254. 74 1230. 36 1212. 28 340.8 4 317.8 1 307.8 2



C ase 2 1233.54 1211.91 1200.14 322.12 308.97 303.14



C ase 3 1224. 63 1204. 06 1194. 50 311.8 4 303.5 8 299.8 6



Ejemplos avanzados: C4 - Transferencia de calor radiativa



C4-12



C5 Impulsor giratorio



Declaración de problema Consideremos el flujo de aire a través de una bomba centrífuga que tiene un impulsor giratorio (ver más abajo). Esta bomba tiene una entrada axial estacionaria (un ojo), una sección de tubería de 92 mm de radio con un cuerpo central de contorno de arco circular, que convierte el flujo en 90o desde ladirecciónaxial. A la salida de la entrada, el flujo de aire radial es aspirado por un impulsor giratorio, que tiene siete cuchillas de espesor constante sin torcer con bordes delanteros y finales en forma de cuña. Cada hoja se corta desde 65o en la entrada del impulsor de 120 mm de radio hasta 70o a la salida del impulsor de radio de 210 mm, ambas con respecto a la dirección radial. Estas cuchillas están confinadas entre los discos de cubierta del impulsor que giran con la misma velocidad angular (como las cuchillas) de 2000 rpm. Aguas abajo del impeller el aire entra en un difusor radial estacionario (no giratorio). Para completar la sentencia de problema, vamos a especificar las siguientes condiciones de entrada y límite de salida: aire de entrada de 0,3 m3/ s caudal de volumen que tiene un perfil develocidad uniforme con vectores parallel al eje de la bomba; en la salida radial se especifica una presión estática de 1 atm.



 á  rpm 



Presión estática de salida



Flujo de volumen de entrada



La bomba centrífuga con impulsor giratorio.



Ejemplos avanzados: C5 - Impulsor giratorio



Abrir el modelo de SOLIDWORKS Copie la carpeta C5 - Rotating Impeller en su directorio de trabajo. Abra el Montaje Pump.SLDASM.



la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de simulación de flujo definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el ensamblaje Pump.SLDASM ubicado en la carpeta C5 - Rotating Impeller-Ready To Run y ejecutar el proyecto.



 Para omitir



Creación de un proyecto de simulación de flujo Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera:



C5-2



Nombre del proyecto



Eficiencia del impulsor



Configuración



Usar corriente



Sistema de unidades



Sí



Tipo de análisis



Interna Excluir cavidades sin condiciones de flujo



Características físicas



Rotación: Tipo: Rotación global, Eje de rotación: Eje Z del sistema de coordenadas globales, Velocidad angular a 2000 RPM (209.43951 rad/s)



Fluido predeterminado



Aire



Condiciones de pared



Pared adiabática, paredes lisas por defecto



Condiciones iniciales



Condiciones predeterminadas



Especificación de condiciones límite Especifique las condiciones de contorno para los flujos de entrada y salida como se muestra en las tablas siguientes: Type Nombre Caras para aplicar



Flujo de volumen de entrada Flujo de volumen de entrada 1 la cara interna de la Tapa de entrada



Parámetros: Caudal de volumen de 0,3 m-3/s, con el perfil uniforme, en el marco de referencia absoluto (se selecciona la opción Absoluto)



se selecciona la opción Relativo al fotograma giratorio, se supone que la velocidad especificada (número Mach) es relativa al marco de referencia giratorio (Vr): V á Vabs á   r



 Relativo al marco giratorio . Cuando



Aquí, r es la distancia desde el eje de rotación y  es la velocidad angular del marco giratorio. El caudal de masa o volumen especificado en el marco de referencia giratorio (se selecciona la opción Relativo al fotograma giratorio) será el mismo en el marco absoluto (no giratorio) de referencia si el componente de velocidad tangencial es variable ala normalidad de la abertura, por lo que no influye en el valor de caudal de masa (volumen), por ejemplo, cuando la normal de la abertura coincide con el eje de rotación. Tipo



Presión ambiental



Nombre



Presión ambiental 1



Caras para aplicar



la cara interna de la Miembro outlet



Parámetrostermodinámicos:



Valores predeterminados (101325 Pa y 293.2 K) en el marco de referencia absoluto (la opción Potencia de presiónl noestá seleccionada)



Ejemplos avanzados: C5 - Impulsor giratorio



habilita un marco de referencia giratorio, activar la casilla De verificación Potencial de presión. Cuando se activa la casilla De verificación Potencial de presión, se supone que la presión estática especificada es igual a la presión del fotograma giratorio (Pr) y se puede calcular utilizando los siguientes parámetros: presión absoluta, densidad, velocidad angular y radio:



 Potencial de presión . Si



puede



P



- P á P especificado



r



á



1



abs







2



 r



2



2



Cuando la casilla de verificación Potencial de presión está desactivada, se supone que la presión estática especificada es una presión en términos del marco absoluto de referencia (Pabs). Cuando se especifica un marco de referencia giratorio, se supone que todos los muros del modelo se giran con la velocidad angular del marco de referencia a menos que establezca un muro específico para que sea estacionario. Para especificar un muro no giratorio, el límite del muro móvil Statorse puede aplicar a este muro. Especificar la condición de contorno del estator es lo mismo que especificar la velocidad cero de este muro en el marco absoluto (no rotativo) de referencia. Tenga en cuenta que la cara del estator debe ser axisymmétrica con respecto a la axi s de rotación.



Especificación de muros estacionarios Especificaremos el estado del estator en las paredes correspondientes de la cubierta de la bomba. 1 En el gestor Diseño del FeatureManager, seleccione el componente Cubierta. 2 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Condición de contorno.



y mantenga el tipo de condición de muro real predeterminado.



3 Haga clic en Muro



4 Seleccione Estator. 5 Haga clic en Aceptar y cambie el nombre del nuevo Muro Real 1 condición a las paredes del estator.



C5-4



Sobre el cálculo de la eficiencia del impulsor Los ingenieros que se ocupan de los equipos de la bomba están interesados en la eficiencia de la bomba. Para la bomba considerada, la eficiencia () sepuede calcular de la siguiente manera (F.M.White "Fluid Mechanics", 3a edición, 1994):







 P salida un P  de



donde laentrada P es la presión estática en la entrada de la bomba, la salida Pes las entra presiones estáticas promedio a granel a la salida del impulsor (Pa), Q es el caudal de 3 volumen (m /s),  es la velocidad angular de rotación da  Q del impulsor (rad/s), y M es el par del impulsor (Nm). Para obtener la salidaP, se colocóun componente auxiliar Measure  M paraque el flujo salga del impulsor. El componente Medir solo se utiliza para la medición de presión (el objetivo correspondiente se especificará en la cara interna del anillo delgado Medir), por lo que debe deshabilitarse en el cuadro de diálogo Control de componentes. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Control de componentes. 2 Anule la selección del componente Medir. 3 Haga clic en Aceptar para cerrar el cuadro de diálogo.



Especificación de los objetivos del proyecto En primer lugar, dado que se especifica la condición de límite de la presión y el caudal de volumen, tiene sentido establecer el objetivo de superficie de caudal de masa en la entrada y salida de la bomba para inspeccionar el balance de masa como criterio adicional para converger el cálculo. TIPO DE OBJETIVO



PARÁMETRO DE OBJETIVO



Cara



Objetivo de superficie Objetivo de superficie



Caudal de masa



La cara interna de la tapa de entrada La cara interna de la tapa de salida



Caudal de masa



Ejemplos avanzados: C5 - Impulsor giratorio



A continuación, especifique los objetivos necesarios para calcular la eficiencia del impulsor: TIPO DE OBJETIVO



PARÁMETRO DE OBJETIVO



Cara



Objetivo de superficie Objetivo de superficie



Presión estática Av



La cara interna de la tapa de entrada La cara interna del anillo de medición en la salida del impulsor.



Objetivo de superficie



Par (Z)



Presión estática av a granel



Todas las caras del impulsor en contacto con el aire (ver detalles a continuación).



1 Seleccione el componente Impulsor haciendo clic en él en el área gráfica o en el gestor de diseño del FeatureManager. 2 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Objetivos de superficie. El componente Impulsor aparece en la lista Caras to Aplicar el objetivo de superficie.



Cambie el nombre de los objetivos creados como se muestra a continuación:



C5-6



Por último, especifique los siguientes objetivos de ecuación: NOMBRE DEL OBJETIVO



Fórmula



Dimensionalidad



Caída de presión



•Entrada de presión estática de AV SGSalida del impulsor de presión estática de AV a granel SG



Presión y estrés



Eficiencia



•Caída de presión* •Flujo de volumen de entrada 1:Velocidad de flujo de volumen:3.000e- 001/209.44/-Torque en el impulsor



Sin unidad



Para agregar el valor de flujo de volumen de entrada a la expresión del objetivo de ecuación: 1 En el panel Objetivo de ecuación, haga clic en Agregar parámetro



.



2 En la lista Agregar parámetro, expanda las Condiciones de límite



grupo, en Flujo de volumen de entrada 1 seleccione Velocidad de flujo de volumen y haga clic en Agregar



.



Especificación de la configuración global de malla Especifique la siguiente configuración de Global Mesh: Tipo



Automático



Nivel de malla inicial



4



Tamaño mínimo de la brecha



0,04 m



Otras opciones son predeterminadas Guarde el modelo y ejecute el cálculo.



Ejemplos avanzados: C5 - Impulsor giratorio



Resultados Los vectores de velocidad y la distribución de la presión estática se muestran a continuación. Para mostrar vectores en el marco de referencia giratorio, seleccione el parámetro RRF de velocidad en vectores de la ventana definiciónde trazado de corte .



Los vectores de velocidad de flujo en el bastidorrotan con el impulsor (izquierda) y en el marco estacionario (derecha) en la sección media del paso de flujo del impulsor (sección transversal frontal, posición Z - 0,02 m,vector espaciado: 0,02 m, tamaño de la flecha, 0,03 m).



La presión estática de flujo en la sección media del paso del flujo del impulsor.



C5-8



La distribución de la presión de flujo sobre la superficie del impulsor.



Para el impulsor considerado la eficiencia obtenida es de aproximadamente 0,75. Nombre del objetivo Eficiencia



Unidad []



Valor 0.7428278 91



Valor promedio 0.742843676



Valor mínimo 0.742800631



Valor máximo 0.742902152



Ejemplos avanzados: C5 - Impulsor giratorio



C5-10



C6 Enfriador de CPU



Declaración de problema Consideremos un enfriador de CPU que consta de un núcleo de cobre y un disipador de calor de aluminio con 62 aletas. Una hélice de ocho palas genera un flujo constante de aire a través del disipador de calor. La CPU está montada en un zócalo instalado en una PCB. El calor producido por la CPU se transfiere a través del núcleo al disipador de calor y luego se libera en el flujo de aire. Para calcular el problema utilizando Flow Simulation, es conveniente Uso el Concepto De Local regiones rotatorias. Con el fin de Símplify la declaración del problema, no consideramos la capa de interfaz térmica entre el procesador y el enfriador. Además, descuidamos la conducción térmica a través de la toma del procesador y Pcb. Una medida cuantitativa de la eficiencia del enfriador es el parámetro de caracterización térmica



Ventilador



Disipador de calor CPU de núcleo de cobre



 CA a T C – T A  PD , donde Tc es la temperatura de la cubierta de la CPU, TA es el aire circundante temperatura, y PD es la térmica potencia de diseño (TDP) de la CPU.



Una vista explosionada del ensamblaje del enfriador de LA CPU.



Ejemplos avanzados: C6 - Enfriador de CPU



Abrir el modelo de SOLIDWORKS Copie la carpeta C6 - CPU Cooler en su directorio de trabajo. Abra el ensamblado CPU Cooler.SLDASM.



la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de simulación de flujo definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el ensamblado CPU Cooler.SLDASM ubicado en la carpeta C6 - CPU Cooler-Ready to Run y ejecutar el proyecto.



 Para omitir



Creación de un proyecto de simulación de flujo Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



Enfriador de CPU a 4400 RPM



Configuración



Usar corriente



Sistema de unidades



Sí



Tipo de análisis



Externo; Excluir cavidades sin condiciones deflujo; Excluir el espacio interno



Características físicas



Conducción de calor ensólidos; Rotación: Tipo: Región(es) local(es) (Promedio)



Fluido predeterminado



Gases / Aire



Sólido predeterminado



Gafas y Minerales / Aislante



Condiciones de pared



Paredes lisas predeterminadas



Condiciones iniciales y ambientales



Parámetros termodinámicos: Temperatura a 38oC; Parámetros sólidos: Temperatura sólida inicial a 38oC;otras



condiciones son predeterminadas



C6-2



Ajuste del tamaño del dominio computacional Especifique el tamaño del dominio computacional de la siguiente manera: X máx. 0,095 m



Y max - 0.1123 m



Z máx. 0,095 m



X min á -0,095 m



Y min - 0.0005 m



Desde el mín. -0,095 m



Especificar la región giratoria La región giratoria se utiliza para calcular el flujo a través de componentes giratorios del modelo (ventiladores, impulsores, mezcladores, etc.) rodeados de sólidos y componentes no giratorios, cuando no se puede emplear un marco de referencia giratorio global. Por ejemplo, las regiones giratorias locales se pueden utilizar en unanálisis del flujo de fluidos en el modelo, incluidos varios componentes que giran sobre diferentes ejes y/o a diferentes velocidades o si el dominio computacional tiene unainterfaz exterior de sólido/fluido noaxisimétrica (con respecto a un componente giratorio). Cadacomponente sólido de pudrición está rodeado por una región giratoria axisymmetrical que tiene su propio sistema de coordenadas girando junto con el componente. Una región giratoria se define mediante un componente adicional del modelo. Este componente adicional debe cumplir los siguientes requisitos: • el componente giratorio debe estar completamente encerrado por él, • debe ser axisymmetric (con respecto al eje de rotación del componente giratorio), • sus límites con otras regiones fluidas y sólidas también deben ser axismmetrical, ya que los límites se cortan en anillos de igual anchura y los valores de los parámetros de flujo transferidos a medida que las condiciones límite de las regiones fluidas adyacentes se promedian circunferencialmente sobre cada uno de estos anillos, • los componentes que definen diferentes regiones giratorias no deben intersecar. Especifique la región giratoria de la siguiente manera: 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Región giratoria. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione Componente de región de rotación. Tenga en cuenta que la casilla Deshabilitar componentes sólidos estáseleccionada uonográficamente para tratar la región giratoria como una región fluida.  un componente para aplicar una región giratoria debe ser un cuerpo de revolución



cuyo eje de revolución coincida con el eje de rotación. Este componente debe estar deshabilitado en el Control de componentes. Al especificar la región giratoria, asegúrese de que sus límites no coincidan con los límites de otros componentes sólidos circundantes, ya que la malla no resolverá esta región. Sin embargo, estos componentes pueden intersecar de alguna manera, pero en este caso los



componentes circundantes también deben ser simétricos relativamente al eje de revolución. Dado que el flujo en el límite de la región giratoria must tambiénes axisimétrico, debemos proporcionar un espacio razonable entre el límite de la región giratoria y los bordes exteriores de las palas de la hélice en



Ejemplos avanzados: C6 - Enfriador de CPU



para minimizar la influencia de las perturbaciones noaxisimétricas locales. Debido a la misma razón, es preferible colocar el límite de la región giratoria dentro de los sólidos siempre que sea posible, en lugar de colocarlos en los pasajes de flujo estrechos. Además,se supone que la dirección del flujo en el límite de la región giratoria debe tenerse en cuenta al definir la forma de la región giratoria. Debe elegir tal forma de la región giratoria que la dirección del flujo será tan perpendicular al límite de la región giratoria como sea posible. La imagen siguiente proporciona una visión adicional de cómo la forma de la región giratoria se adaptó a la geometría real delenfriador CP U en este ejemplo de tutorial(el límite de la región de rotación se indica por rojo). Estos huecos son necesarios para que el flujo sea más axisimétrico en el límite de la región giratoria



Al colocar el límite de la región giratoria dentro de un sólido en lugar de putting en un canal estrecho entre el ventilador y el clip de fijación evitamos el refinamiento de malla adicional y los efectos negativos del flujo



no axisimétrico



en este canal estrecho Aquí el límite de la región giratoria se coloca dentro de un sólido para evitarel cálculo no realio y no realista de un flujo arremolinado dentro de la cavidad cerrada, lo que puede producir resultados inexactos



C6-4



3 En Parámetro, establezca la Velocidad angular en 4400 RPM. Si la dirección predeterminada de la rotación es opuesta a la deseada, especifique -4400.



de una región de rotación, se pueden ver flechas verdes pesadas que indican el eje de rotación y la dirección predeterminada de la velocidad de rotación en la zona de gráficos. Puesto que



 Durante la definición



queremos definir la rotación en la dirección opuesta al valor predeterminado, especificamos el valor negativo de la velocidad angular. 4 Haga clic en Aceptar



.



Cuando se especifica una región giratoria, se supone que todos los muros del modelo dentro de esta región giran con la velocidad angular de la región a menos que establezca un muro específico para estar inmós! Para especificar un muro no giratorio, la condición de contorno del muro real del estator se debe aplicar al muro. Especificar la condición de contorno del estator es lo mismo que especificar la velocidad cero de este muro en el marco absoluto (no rotativo) de referencia. Tenga en cuenta que la cara del estator (o una parte de la cara que se encuentra dentro de la región giratoria en el caso de que la cara dada se interseque con el contorno de la región giratoria) debe ser axisymmetric con respecto al eje de rotación.



Especificación de muros estacionarios Especificaremos la condición del estator en las paredes apropiadas del accesorio del ventilador y el clip de fijación. Para seleccionar fácilmente las caras necesarias, oculte los componentes Ventilador y Región de rotación. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Condición de contorno . . Mantenga el muro real predeterminado 2 En Tipo, seleccione Muro tipo de condición y seleccione la opción Estator.



Ejemplos avanzados: C6 - Enfriador de CPU



3 Seleccione las dos caras laterales circulares internas y las dos caras superiores de Adjuntar clip como se muestra. 4 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione el componente Conexión de ventilador. 5 Haga clic en Aceptar



.



Especificación de materiales sólidos Especifique los materiales sólidos para el proyecto de la siguiente manera: a) la CPU y el disipador de calor están hechos de aluminio (pre-definido/metales); b) el Núcleo de Cobre, naturalmente, está hecho de Cobre (Pre-Definido/Metales); c) todas las demás piezas están hechas de aislante predeterminado.



Especificación de la fuente de calor Especifique la fuente de volumen con la velocidad de generación de calor de 75 W en el componente de CPU.



Especificación de la configuración global de malla Para resolver mejor la geometría compleja del ventilador y el disipador de calor, definamos seis planos de control adicionales y especifiquemos el Ratios adecuado paralos intervalos entre ellos para hacer que la malla sea más densa en la región central que contiene la geometría compleja y más gruesa cerca de los límites del dominio computacional. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Mallaglobal. 2 En primer lugar, en Tipo, mantenga el tipo dei Automat predeterminado y, en Configuración, especifique la siguiente configuración de malla: Nivel de malla inicial



5



Tamaño mínimo de la brecha



0.005 m



Malla Uniforme



En



Otras opciones son predeterminadas C6-6



3 Haga clic en Aceptar



.



Especificación de los objetivos del proyecto Especifique los objetivos de superficie para la temperatura máxima en la cubierta de la CPU y el caudal de masa para los flujos que entran en la región giratoria y salen de ella. Para seleccionar las caras necesarias, es probable que deba ocultar temporalmente algunos componentes del ensamblaje. TIPO DE OBJETIVO



VALOR DEL OBJETIVO



Cara



Objetivo de superficie



Temperatura máxima (sólido)



Objetivo de superficie



Caudal de masa



Cara superior de la cubierta de la CPU. Para establecer este objetivo es posible que deba ocultar los componentes Disipador de calor y Núcleo de cobre. Superficies superiores y laterales del componente Región de rotación.



Objetivo de superficie



Caudal de masa



Cara inferior de la Componente Región de rotación. Para establecer este objetivo, es posible que deba ocultar el



componente Objetivo de ecuación



(Velocidad de flujo de masas de SG 1 ++s/SG Caudal de masa de 2o) / velocidad de flujo de masas SG 1o



PCB. El desequilibrio de los caudales de masa de entrada y salida. Estamos utilizando el operando "+" ya que los valores de caudal de masa de entrada y salida tienen signos opuestos. Seleccione Sin unidad para Dimensionalidad.



Objetivo global



Temperatura Av (fluido)



Objetivo global



Por velocity



Para calcular el parámetro de caracterización térmica necesitaremos la temperatura del centro de la cubierta de la CPU. Para obtener un valor más preciso del parámetro especificaremos un objetivo de punto independiente. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > recuadro > Objetivos de puntos. Flow Simulation 2016 Tutorial



C6-7



Ejemplos avanzados: C6 - Enfriador de CPU



2 Haga clic en Coordenadas de punto



.



3 Ingrese las coordenadas del punto: X a 0 m, Y a 0.009675 m, Z a 0 m. 4 Haga clic en Agregar punto . En la tabla Parámetro, seleccione la Valor en la fila Temperatura (sólido). 5 Haga clic De acuerdo .



Guarde el modelo y ejecute el cálculo.



C6-8



Resultados Utilice la herramienta de trazado de objetivos para obtener el valor de la temperatura del centro de la cubierta de la CPU. Ahora podemos calcular el parámetro de caracterización térmica del disipador de calor:  CA a TC – TA  PD ( 330-311.15)/75 a 0,25 oC/W. El segundo characteristic más importantedel enfriador de CPU es la velocidad del flujo por encima de PCB. Podemos evaluar el valor de este parámetro, así como la distribución de la temperatura mirando el corte parcelas realizadas en los planos Delantero y Derecho (ver más abajo).



Campo de temperatura ydistribución de vectores v elocity (Plano frontal, sin desfase, espaciado vectorial a 0,003 m, tamaño de flecha a 0,015 m).



Distribución de vectores de campo de temperatura y velocidad (Plano derecho, sin desfase, espaciado vectorial a 0,003 m, tamaño de flecha a 0,015 m).



Ejemplos avanzados: C6 - Enfriador de CPU



C6-10



Distribución de velocidad como trazado



de curvas de nivel



(plano frontal,



Distribución de velocidad como trazado



de curvas de nivel



(plano derecho,



sin desfase).



sin desfase).



C7 Lata de captura de aceite



Declaración de problema Aquí consideramos el movimiento de las gotas de aceite de motor en el flujo de aire dentro de la captura de aceite puede instalarse en el coche. La presencia de las gotas en este flujo es causada por el cig encefálico giratorio que agita el aceite dentro del cárter. Como la captura de aceite puede atrapar estas gotas, elimina la posibilidad de succión de aceite en el motor y su posterior combustión con combustible y oxidante (aire) que produce una gran cantidad de humo en el escape. Para este tutorial consideramos que la geometría de la captura de aceite se puede mostrar en la derecha de la picture. La pared divisoria se coloca de modo que la mayoría de las gotas que entran a través del pezón de entrada junto con el flujo de aire chocan hacia ella. Una vez que se produce la colisión, la gota de aceite se adhiere a la pared y luego gotea hacia abajo. Sin embargo, algunas gotas del tamaño de unmaller particular puedenevadir la colisión con la pared debido a su pequeña inercia y escapar de la lata a través del pezón de salida. El objetivo de la simulación es estimar la probabilidad de atrapar gotas de aceite en la captura de aceite puede considerar los tamaños degotas fo llowing: 8, 13 y 18 m. Cuantitativamente, podemos calcular este valor de probabilidad para cada gota individual tamaño con la siguiente expresión: Salida de P am  mde entrada, donde laentrada m mdesalida es el caudal de masa de las gotas de aceite en el entrada y en la salida correspondientemente. El valor de laentrada m se estableceen igual a 0,5% del caudal de masa de aire. Suponemos que las gotas de aceite no influyen en el flujo de aire debido a su pequeño tamaño y masa(10-13 kg). Por lo tanto, también descuidamos el impacto de la acumulación de aceite en el flujo dentro de la lata de captura de aceite.



Ejemplos avanzados: C7 - Oil Catch Can



Abrir el modelo de SOLIDWORKS Copie la carpeta C7 - Oil Catch Can en su directorio de trabajo. Abra la lata de captura deaceiteSLDASM ensamblary.  Para omitir la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de



simulación de flujo definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el ensamblado Oil Catch Can.SLDASM ubicado en la carpeta C7 - Oil Catch Can-Ready to Run y ejecutar el proyecto.



Creación de un proyecto de simulación de flujo Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



Partículas de aceite



Configuración



Usar corriente



Sistema de unidades



Sí



Tipo de análisis



Interna



Fluido predeterminado



Gases / Aire



Condiciones de pared



Pared adiabática sin rugosidad



Condiciones iniciales



Condiciones predeterminadas



Especificación de condiciones límite Especifique las condiciones de contorno para los flujos de entrada y salida como se muestra en las tablas siguientes: Tipo Nombre Caras para aplicar



Flujo de volumen de entrada Flujo de volumen de aire de entrada la cara interna de la Tapa de entrada



Parámetros: Caudal de volumen de 100 l/min (0,00167 m-3/s)



C7-2



Tipo



Presión estática



Nombre



Presión estática de salida



Caras para aplicar



la cara interior de Outlet Lid



Parámetros termodinámicos:



Valores predeterminados (101325 Pa y 293.2 K)



Especificación de los objetivos del proyecto 1 En el árbol Análisis, seleccione la condición de contorno Flujo de volumen de aire de entrada 2 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Objetivos de superficie . 3 En Parámetro, seleccione Av Presión estática. . Este objetivo será intermedio para calcular la caída 4 Haga clic en Aceptar de presión a través de la lata de captura de aceite. 5 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Objetivode ecuación. 6 En el panel de la parte inferior de la pantalla, haga clic en Agregar objetivo



.



7 En la lista Agregar objetivo, seleccione el objetivo SG Av Static Pressure 1 y haga clic en Add . Aparecerá en el cuadro Expresión. 8 Haga clic en el botón menos "-" en la calculadora. 9 En el panel de la parte inferior de la pantalla, haga clic en Agregar parámetro 10 En la lista Agregar parámetro, expanda el grupo Condiciones de límite. 11 En el grupo Condiciones de límite, expanda la condición Límite de presión estática de salida, seleccione Presión estática y haga clic en Agregar 12 Seleccione Presión y tensión para Dimensionalidad. 13 Tipo de caída de presión



en el cuadro Nombre del objetivo.



.



.



14 Haga clic en Aceptar. Flow Simulation 2016 Tutorial



C7-3



Ejemplos avanzados: C7 - Oil Catch Can



15 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > recuadro > Objetivos globales. 16 En Parámetro,seleccione Par (Y)y



haga clicen Aceptar



.



Especificación de la configuración global de malla Especifique la siguiente configuración de Global Mesh: Tipo



Automático



Nivel de malla inicial



3 (predeterminado)



Otras opciones son predeterminadas



Configuración de la solución Refinamiento de malla adaptable Con el nivel especificado de valor de malla inicial de 3, puede que no sea suficiente resolver con precisión las regiones con gradientes y remolinos de gran velocidad, que obviamente están presentes aquí. Al analizar las partículas, esto también puede conducir a predicciones incorrectas de trayectorias de partículas. Por lo tanto, paraprobar la precisión de la solución en esas regiones, es conveniente realizar un refinamiento de malla adicional (adaptativo) durante el cálculo. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Opciones de control decálculo. 2 Vaya a la pestaña Refinamiento. 3 En El nivel derefinamiento de especificación de dominio global n.o 1.



4 Expanda el elemento Configuración de refinamiento y asegúrese de que el valor del elemento Estrategia de refinamiento está establecido en Tabular. 5 Para editar la tabla de refinamientos, primero asegúrese de que el valor de Unidades está establecido a Viajes. A continuación, haga clic en el botón del campo Tabla de refinamientos.



6 En la ventana abierta, haga clic en Agregar fila. Aparecerá una sola fila en blanco. 7 Introduzca el valor de 2 en la fila creada. Esto significa que el refinamiento de malla se producirá durante el cálculo cuando C7-4



el valor of viaje alcance2. 8 Haga clic en Aceptar. Vaya a la pestaña Finalización. 9 En Condiciones de finalización, asegúrese de que el conjunto Refinamientos está activado . 10 Desactive los viajes.



Flow Simulation 2016 Tutorial



C7-5



11 Haga clic en Aceptar. Guarde el modelo y ejecute el cálculo. Durante el cálculo puede obtener una vista previa del campo de velocidad en el plano frontal u otro plano y ver cómo el refinamiento de malla mejora la solution final.



Definición del material del aceite del motor 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Base de datos de ingeniería . 2 En el árbol Base de datos,seleccione Materiales > Líquidos > Definido por elusuario. 3 Haga clic en Nuevo elemento en la barra de herramientas. Aparece la pestaña Propiedades de elemento en blanco. Haga doble clic en la celda vacía para establecer el valor de propiedad correspondiente. 4 Especifique las propiedades del material como se muestra en la tabla siguiente: Nombre



Tutorial Aceite de Motor



Densidad



900 kg/m-3



Viscosidad dinámica



0.01 Pa*s



Calor específico



1900 J/(kg*K)



Conductividad térmica



0.2 W/(m*K)



Ejemplos avanzados: C7 - Oil Catch Can



Estudiar el movimiento de las gotas de aceite 1 En el árbol Análisis, haga clic con el botón derecho en el icono Estudios de partículas y seleccione Asistente. 2 Mantenga el nombre predeterminado para el estudio de partículas y haga clic en Siguiente 3 Haga clic en la condición de contorno Flujo de volumen de aire de entrada para que la cara correspondiente aparezca en Puntos de inicio. 4 Establezca el Número de puntos



en 200.



5 En Propiedades departículas , establezca el Diámetro igual a 8e-06 m y cambie el Material al Tutorial Aceite de Motor creado (Materiales/ Líquidos / Definido por elUsuario). 6 Cambie el valor del caudal de masa a 1e-05 kg/s. Este valor se obtiene una vez que tomamos el 0,5% del caudal de masa de aire de entrada (el producto de caudal de volumen y densidad) de acuerdo con la declaración del problema.  El valor establecido para el Número de



puntos refleja el número de trayectorias posibles diferentes de las partículas consideradas utilizadas para el seguimiento. Obviamente, cuanto mayor sea este valor, más información más precisa sobre las posibles trayectorias de partículas se puede obtener. Como resultado, puede obtener una imagen más detallada de la distribución de las partículas en el dominio considerado y, si es necesario, calcular su caudal de masa en la salida con una precisión más alta. 7 Haga clic en Siguiente



.



8 En Características físicas, seleccione Gravedad. Haga clic en Siguiente



9 En la Condición de muro predeterminada, asegúrese de que Se selecciona Absorción. Haga clic en Siguiente C7-6



.



.



.



 Para el estudio de partículas, hay



tres tipos de condiciones de contorno que se pueden asignar a los muros: Ideal reflexión, absorción y reflexión. Los dos primeros indican perfectamente elásticos y



Flow Simulation 2016 Tutorial



C7-7



colisión inelástica respectivamente. En el tercer tipo, debe especificar los coeficientes de restitución que definen las proporciones de los componentes de velocidad normales y tangenciales (a la pared) después y antes de la colisión. 10 En Apariencia predeterminada,establezca Dibujar trayectorias como



líneas. 11 Haga clic en Aceptar



. Un nuevo elemento



de estudio de partículas 1 con un sub-elemento (Inyección 1) aparecen en el Árbol de análisis. 12 Haga clic con el botón derecho en el elemento Inyección 1 creado y seleccione Clonar. Cree de esta manera los elementos Inyección 2 e Inyección 3. Para la inyección 2 y la inyección 3,editeel diámetro a 1,3e-05 m y 1,8e- 05 m respectivamente. 13 Haga clic con el botón derecho en el elemento Estudio de partículas 1 y seleccione Ejecutar.



Resultados Puede ver las trayectorias de cada tamaño de gota (inyección), haciendo clic con el botón derecho en la inyección de interés y seleccionando Mostrar. Las trayectorias resultantes coloreadas por el parámetro Velocity se presentan a continuación.



8gotas de m



13 gotasde m



18 gotasdem



Para cada tamaño de gota en particular, podemos obtener la cantidad precisa de partículas voladas fuera de la lata de captura de aceite mediante la evaluación del parámetro integral Número de partículas en la cara de salida utilizando la función Parámetros de superficie.



Con estos valores, podemos concluir que la probabilidad de atrapar las gotas de 18 m es 100%; 13 m es deaproximadamente 97%; 8 m es deaproximadamente



90%.



Ejemplos avanzados: C7 - Oil Catch Can



C7-8



D Ejemplos para el módulo HVAC



Los ejemplos para el módulo HVAC que se presentan a continuación demuestran cómo utilizar las capacidades y características de este módulo para resolver problemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado de la vida real. Esta funcionalidad solo está disponible para los usuarios del módulo HVAC. D1 - 150W Halógeno Floodligh D2 - Sala de hospital D3 - Dispersión de contaminantes en el cañón de la calle



Ejemplos para el módulo HVAC:



D-2



D1 150W Luz de inundación halógena



Esta función solo está disponible para los usuarios del módulo HVAC.



Declaración de problema Este tutorial demuestra la capacidad de Flow Simulation para simular la transferencia de calor por convección y radiación, incluida la absorción de radiación en sólidos semitransparentes y el espectro de radiación. Se muestra cómo definir un proyecto, especificar las propiedades de radiación de materiales sólidos semitransparentes, condiciones de radiación y objetivos de cálculo. Aquí consideramos un proyector halógeno con una carcasa de aluminio, que contiene una ventana frontal de vidrio de cuarzo, una junta de silicona, un reflector interno de aluminio, un portalágeno cerámico y una lámpara halógena lineal de 150 W. La lámpara halógena lineal consiste en una bombilla de vidrio de cuarzo, un filamento de tungsteno en línea recta, pasadores de pellizcar de molibdeno y tomas de base de cerámica. La lámpara está llena de argón a las 2 atm y 293.2 K. La lámpara funciona en condiciones típicas de interior a temperatura ambiente (20 oC) y sin ningún tipo de refrigeración forzada. Los componentes del proyector y la lámpara halógena se muestran en lasfiguras siguientes. Pintas de pellizco Bulb o



Filament o Zócalos base



Ejemplos para el módulo HVAC: D1 - 150W Halógeno Floodlight



Cubierta



del caso



Lámp ara



Portalámpara Ventana frontal



Reflector Junta



En la tabla siguiente, puede ver los valores típicos de las temperaturas de funcionamiento máximas permitidas para algunos de estos componentes. El objetivo de la simulación es asegurarse de que los pasadores de pellizcar, la bombilla y el vidrio delantero no estén sobrecalentados. Componente



Temperatura máxima admisible



Pintas de pellizco



350 oC



Vidrio de bombilla



900 oC



Abrir el modelo de SOLIDWORKS Copie la carpeta D1 - Halogen Floodlight en su directorio de trabajo. Abra el Ensamblaje Floodlight.SLDASM.  Para omitir la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de Flow



Simulation definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el ensamblado Floodlight.SLDASM ubicado en la carpeta D1 - Halogen Floodlight-Ready To Run y ejecutar el proyecto.



D1-2



Creación de un proyecto de simulación de flujo Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



Proyector



Configuración



Usar corriente



Sistema de unidades



Sí



Tipo de análisis



Externos



Características físicas



Conducción de calor en sólidos, Radiación: Modelo de radiación: Coordenadas discretas Temperatura del entorno de 293,2 K; Absorción en sólidos; Características espectrales: Número de bandas 2, Borde de bandas 1 a 2500 nm, Radiación ambiental: Blackbody Spectrum Gravedad: Y componente de -9,81 m/s2



Fluido predeterminado



Gases / Aire (fluido predeterminado) Gases / Argón (desactive la casilla de verificación Fluido predeterminado) Metales / Aluminio



Sólido predeterminado Condiciones de pared



Superficie radiativa de pared predeterminada: Predefinida / Superficies reales / Aluminio, hoja comercial Cero rugosidad predeterminada



Condiciones iniciales



Condiciones predeterminadas



utiliza un material sólido semitransparente, el vidrio de cuarzo, en este dispositivo. Sus propiedades de absorción se especifican como dependientes de la longitud de onda con un cambio abrupto en la absorción a 2500 nm. La radiación UV del filamento de tungsteno es insignificante a 2900 K. Por lo tanto, un espectro de dos bandas con el borde de las bandas a 2500 nm permite simular la absorción de radiación en los componentes de vidrio de la lámpara con la suficiente precisión.



 Sólo se



Ajuste del tamaño del dominio computacional Especifique el tamaño del dominio computacional de la siguiente manera: X máx. 0,15 m



Y max - 0,2 m



Con máx. 0,15 m



X min a 0 m



Y min - -0,12 m



Desde el mín. -0,15 m



Ejemplos para el módulo HVAC: D1 - 150W Halógeno Floodlight



Especifique la condición



Simetría



en X min



.



Especificación del subdominio de fluidos Las lámparas halógenas se llenan con un gas inerte y una pequeña cantidad de halógeno (yodo o bromo). A los efectos de esta simulación podemos considerar la lámpara como llena de gas inerte solamente. El gas en una lámpara halógena está a la presión varias veces más altor queatmosférico. Utilizamos subdominio de fluidos para definir tanto el gas que llena la lámpara como su presión. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Subdominio de fluidos. 2 Seleccione la superficie cilíndrica interna del componente LámparaLámpara Bombilla. Inmediatamente el líquido subdomain que va a crear se muestra en la zona de gráficos como un cuerpo de color azul. 3 En Fluidos, asegúrese de que Gases/Gases Reales/Vapor esté seleccionado en la lista Tipo de fluido y Aire (Gases) en la lista de fluidos a continuación, de modo que solo el argón permanezca seleccionado. 4 En Parámetros termodinámicos en el cuadro



Presión



5 Haga clic en Aceptar



tipo 2 atm. .



Especificación de las condiciones de calor y radiación Hay varias maneras de definir una fuente de calor en Flow Simulation. El área de superficie del filamento cilíndrico de línea recta puede diferir sustancialmente de la superficie real de la bobina. Si especifica una fuente de calor por su potencia, se debe tener en cuenta esta diferencia. Para evitar discrepancias entre la transferencia de calor de radiación real y especificada, puede: a) b)



definir una fuente de calor con la temperatura especificada, a continuación, defina una fuente de radiación con la potencia especificada.



Para ello, especificamos una fuente de calor por volumen con la temperatura de 2900 K. El valor de la velocidad de transferencia de calor convectiva se determina como un objetivo de superficie y la potencia de la fuente de radiación se define como 150 vatios menos la velocidad de transferencia de calor convectiva. Y por último, la radiación salientepor el filamento debe excluirse del cálculo, por lo que la superficie del filamento debe definirse D1-4



como una superficie de cuerpo blanco.



Flow Simulation 2016 Tutorial



D1-5



Especifique la fuente de calor del volumen como se muestra en la tabla siguiente: Tipo



Fuente de calor por volumen



Nombre



2900 K



Componente s a aplicar



Lámpara-Lámpara Alambre



Parámetro: Temperatura de 2900 K



filamento se puede estimar a partir de su temperatura de color. Los valores típicos de la temperatura de color del filamento son especificados por el fabricante de la lámpara. Para la temperatura del filamento de aproximadamente 3000 K la temperatura de color del tungsteno es 2-3 % más alta que su temperatura real equivalente.



 La verdadera temperatura del



Especifique el objetivo necesario para calcular la tasa de transferencia de calor convectiva: TIPO DE OBJETIVO



PARÁMETRO DE OBJETIVO



Cara



Objetivo de superficie



Tasa de transferencia de calor



Las caras del componente LámparaLámpara - Cable ubicado dentro del dominio computacional. Seleccione el componente LámparaLámpara - Alambre en el gestor de diseño del FeatureManager desplegable.



Ejemplos para el módulo HVAC: D1 - 150W Halógeno Floodlight



Especificación de la fuente de radiación Siga los pasos que se indican a continuación para especificar la fuente de radiación: 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Fuente de radiación. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione el componente LámparaLámpara - Alambre. Todas las caras de filamento se seleccionan como Caras para Aplicar la Fuente



.



3 Seleccione Difuso



como Tipo.



4 En Encendido, seleccione Encendido Dependencia



y, a continuación, haga clic en



.



5 En la lista Tipo de dependencia, seleccione Definición de fórmula . En el cuadro Fórmula, escriba la fórmula para la potencia térmica total emitida por la fuente. Para agregar un objetivo a la fórmula, seleccione el objetivo en la lista Dependiente del objetivo y haga clic en el objetivo en el panel de entrada. La expresión resultante debe ser la siguiente: 150/2--



SG Heat TransferRate1o una fuente de calor por volumen para definir el calor transferido del filamento por la convección. Para especificar la potencia térmica restante, transferida por la radiación, la velocidad de transferencia de calor calculada de la fuente de volumen debe restarse de la potencia térmica total.



 Utilizamos



6 Haga clic en Aceptar para volver al cuadro de diálogo Origen de radiación. 7 En Spectrum seleccione Blackbody Spectrum e introduzca 2900 K en la caja



de temperatura Blackbody.



8 Haga clic en Aceptar



.



El nuevo elemento 1 de la fuente de radiación difusiva aparece en el árbol Análisis.



D1-6



Especificación de superficies radiativas Siga los pasos que se indican a continuación para especificar las superficies radiativas: 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Superficieradiativa. 2 En Tipo, expanda la lista de superficies radiativas predefinidas y seleccione Muro de cuerpo blanco. 3 En el árbol de análisis de Flow Simulation, seleccione el elemento de origen 1 de radiación difusiva. 4 Haga clic en Aceptar . Cambie el nombre del nuevo elemento Superficie radiativa 1 a Filamento de superficie radiativa . Haga clic en cualquier parte del área gráfica para borrar la selección. 5 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Superficie radiativa. 6 En Tipo, haga clic en Crear/Editar. 7 En la base de datos de ingeniería , en Superficies radiativas > Definido por el usuario , cree un nuevo elemento y cambie su nombre a Tutorial de aluminio, pulido. 8 Cambie los parámetros de la superficie como se muestra a continuación:



9 Guarde la superficie radiativa creada y salga de la base de datos de ingeniería . 10 En Tipo, expanda la lista de superficies radiativas definidas por el usuario y seleccione Tutorial de aluminio, pulido. 11 Seleccione las caras internas de Reflector ubicado (al menos, parcialmente) dentro del dominio computacional. . Cambie el 12 Haga clic en Aceptar nombre de la nueva superficie radiativa a Reflector de superficie radiativa.



Ejemplos para el módulo HVAC: D1 - 150W Halógeno Floodlight



Especificación de materiales sólidos Para los componentes opacos, especifique el material sólido de la siguiente manera: Lámpara-Lámpara - Alambre



Predefinidos-Metales-Tungsteno



Lámpara-Lámpara - Pinch



Pre-Definido-Metales-Molibdeno



Lámpara-Lámpara Base Soporte



Predefinidos,Cerámica, Alúmina (96%)



Sello



Pre-Definido-Gafas y Minerales-Glass Lid Seal



Especificación de la transparencia de sólidos y materiales Asigne el material de vidrio de cuarzo a la bombilla y a la cubierta de vidrio y especifique estos componentes como semitransparentes para la radiación. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Material sólido



2 En el gestor de diseño del FeatureManager desplegable, seleccione el Vidrio y lámpara-lámpara - Componentes de la bombilla. 3 En Sólido, expanda la lista de materiales sólidos predefinidos y seleccione Vidrio de cuarzo en Vidrio y minerales.



4 En Transparencia de radiación, seleccione Absorción



.



 Cuerpo absorbente es semitransparente.



Significa que absorbe la radiación de calor dentro de su volumen. Esta opción solo está disponible si el coeficiente de absorción se



especifica en la definición de material sólido en la base de datos de ingeniería y la casilla de verificación Absorción en sólidos está activada en Radiación en el asistente o Ajustes generales. El Coeficiente de Absorción



y



Los valores del índice de refracción se especifican en la base de datos de ingeniería y se proporcionan aquí solo como referencia. 5 Haga clic en Aceptar D1-8



. Flow Simulation ahora trata este material sólido y todos



los sólidos a los que se asigna como semitransparentes a la radiación térmica.



Flow Simulation 2016 Tutorial



D1-9



Especificación de objetivos Especifique los objetivos de superficie de las temperaturas máximas y medias en la superficie exterior del componente Vidrio. Además, especifique los objetivos de volumen de las temperaturas máximas y medias de Vidrio, Lámpara-Lámpara - Lámpara y Lámpara Pinch. (debe seleccionar Temperatura (sólido) como parámetro de objetivo). Puede cambiar el nombre de los objetivos como se muestra para facilitar su supervisión durante el cálculo.



Especificación de la configuración global de malla Especifique la configuración defo llowing Global Mesh: Tipo



Automático



Nivel de malla inicial



4



Otras opciones son predeterminadas



Configuración de la malla local Tiene sentido ajustar la malla computacional para resolver mejor los cuerpos sólidos semitransparentes y el filamento fino. La forma más conveniente de hacerlo es especificar local Mesh - nos permite obtener una solución más precisa en estas regiones específicas sin crear una malla excesivamente fina en otras regiones. 1 En el gestor de diseño del FeatureManager, seleccione los componentes de filamento, pin de pellizcar y bombilla de la lámpara halógena (LámparaLámpara - Alambre, Lámpara-Lámpara - Pellizco, Lámpara-Lámpara Bombilla). 2 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Mallalocal. 3 En Refinar celdas, utilice el control deslizante para establecer el Nivel de refinación de celdas sólidas en 6. 4 En Canales, establezca el Número de características de las celdas entre canales en y Nivel máximo de refinamiento del canal



7



a 1.



5 En Refinamiento avanzado, establezca Nivel de refinamiento de entidades sólidas pequeñas 6 Haga clic en Aceptar para guardar la configuración



de malla local.



en 1.



Ejemplos para el módulo HVAC: D1 - 150W Halógeno Floodlight



Ajuste de las opciones de control de cálculo 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Opciones de control decálculo. 2 Cambie a la pestaña Resolver. 3 En Radiación (coordenadas discretas),asegúrese de que el valor del nivel de discretización esté establecido en 3. Este valor es adecuado para las condiciones dadas y permite obtener una precisión aceptable en el caso de fuentes de radiación compactas.  El nivel de discretización



controla la discretización de todo el punto de dirección dominio en ángulos sólidos o direcciones iguales. Cuanto mayor sea el nivel de discretización, mejor será la precisión, pero más tiempo de CPU y recursos de memoria se requieren para el cálculo. 4 Haga clic en Aceptar. Guarde el modelo y ejecute el cálculo.



Resultados De acuerdo con los resultados obtenidos, podemos decir que la cubierta de vidrio y la bombilla funcionan a temperaturas permitidas. Objetivo N soy e



SG A v Te m pe rature de vidrio delantero (exterior) SG Max Te m pe rature de vidrio delantero (exterior) V G A v Te m pe rature de Bulb Glass V G Max Te m pe rature de Bulb Glass V G A v Te m pe rature V G Max Te m pe rature



de P pulgadas



de P pulgadas



V G A v Te m pe rature de vidrio delantero V G Max Te m pe ratura de vidrio delantero SG He en Transfe r Rate 1



D1-10



U ni d a d [ K ] [ K ] [ K ] [ K ] [ K ] [ K ] [ K ] [ K ] [



División V



Y en la rabia d V alue



Minimal um V alue



Maxim um V



414.43947 45



413.3632947



411.6856544



414.4394745



466.31954 99



464.5295859



461.7595886



466.3195499



710.76566 18



710.02238



708.8575382



710.7762164



927.97432 51



927.3833648



926.4955847



927.9743251



456.17190 25



455.5481749



454.58188



456.1918908



481.57731 12



480.9905985



480.0521668



481.6813377



415.85969 04



414.7707877



413.0714827



415.8596904



467.66272 15



465.8250295



463.0208628



467.6627215



8.5648449



8.567709638



8.564689549



8.571888672



W



16



]



Flow Simulation 2016 Tutorial



D1-11



La distribución de la temperatura del vidrio (gráfica superficial de temperatura sólida) en el rango de 293 a 900 K.



La distribución de la temperatura en el plano de simetría (trazado de corte de temperatura) en el rango from 293 a 700 K.



Ejemplos para el módulo HVAC: D1 - 150W Halógeno Floodlight



D1-12



D2 Habitación hospitalaria



Algunas de las características utilizadas en este tutorial están disponibles solo para los usuarios del módulo HVAC.



Declaración de problema Este tutorial demuestra la capacidad de Flow Simulation para predecir el rendimiento de un sistema de ventilación de edificio y para estimar la calidad del airey la sensación térmica general mediante el cálculo de criterios deconfort. Se muestra cómo definir un proyecto, es decir, especificar las fuentes de calor, las condiciones límite y los objetivos de cálculo, y cómo obtener valores de criterios de confort. Aquí consideramos una sala de iones isolat del hospitaly estimamos la eficacia del sistema de ventilación con respecto a la eliminación de contaminantes y la satisfacción térmica de las personas en la habitación. Una habitación típica para pacientes incluye características estándar como una cama de paciente, escapes, aligeramiento, equipo. El sistema de ventilación superior contiene un difusor de suministro de techo superior, el techo y los escapes del baño. Se supone que la fuente contaminante es la respiración del paciente. Las fuentes de calor son luces, un equipo médico, un televisor, un paciente y un caregiver.



Ejemplos para Hvac Módulo: D2 - Sala hospitalaria



El sistema de ventilación y las características de la sala del paciente se muestran en la figura siguiente. Rejilla de ventilación de escape Luces



de baño



Eliminación forzada de aire



de techo



Flujo de aire



fresco de entrada forzada Cuidador



Equipo hospitalario



Conjunto de



TV



para pacientes



Los siguientes parámetros se utilizan para estimar la eficacia del sistema de ventilación con respecto a la eliminación de contaminantes: Eficacia de eliminación de contaminantes (CRE) e índice local de calidad del aire (LAQI). Los siguientes parámetros se utilizan para estimar la eficacia del sistema de ventilación con respecto a la satisfacción térmica de las personas: Air Diffusion Performance Index (ADPI), Predicted Mean Vote (PMV) y Predicted Percent Insatisfied (PPD).



Configuración del modelo Copie la carpeta D2 - Hospital Room en su directorio de trabajo. Abra la sala del hospital. Montaje SLDASM.  Para omitir la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de Flow



Simulation definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir la sala Hospital. SlDASM que se encuentra en la carpeta D2 - Hospital Room-Ready To Run y ejecuta los proyectos deseados.



D2-2



Definición del proyecto Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



Habitación del hospital



Configuración



Usar corriente



Sistema de unidades



SI, unidades para la temperatura: C (Celsius)



Tipo de análisis



Interna Excluir cavidades sin condiciones de flujo



Características físicas



Gravedad: Y componente de -9,81 m/s2



Fluido predeterminado



Gases / Aire Gases / Aire caducado (definido por el usuario) Haga clic en Nuevo y, en la base de datos de ingeniería, cree un nuevo elemento denominado Aire caducado copiando y pegando el Aire predefinido, disponible en Materiales, Gases, Predefinido, en la carpeta Materiales,Gases y Usuario definido por el usuario



Condiciones de pared



Predeterminado



Condiciones iniciales



Parámetros termodinámicos: Temperatura de concentración de 19,5oC: La fracción masiva del aire es 1 La fracción masiva del aire caducado es 0



Después de crear el proyecto, aparece un mensaje de error que le informa de que el reconocimiento de volumen fluido ha fallado. Seleccione No para ignorar las aberturas de cierre con la herramienta Crear tapas. El problema desaparece después de deshabilitar el componente fluidvolume en el cuadro de diálogo Herramientas > Simulación de flujo > Control de componentes para tratarlo como una región fluida. Reconstruya el proyecto haciendo clic en Herramientas > Simulación de flujo > Proyecto > Reconstruir.



Ejemplos para Hvac Módulo: D2 - Sala hospitalaria



Condiciones límite Especifique las condiciones de contorno de entrada y salida como se muestra en las tablas siguientes: Tipo



Flujo de volumen de entrada Nombre Flujo de volumen de entrada 1 la cara interior del Caras para componente Room (la aplicar que está por encima de la mesa de equipamiento del hospital) Parámetros de flujo de aire fresco de entrada forzada: Caudal de volumen de 4,8 m a 3/min



Tipo



Flujo de volumen de salida



Nombre



Flujo de volumen de salida 1



Caras para aplicar



la cara interior del componente Room (la que está cerca de la ventana)



Parámetros de extracción de aire forzado: Caudal de volumen de 2,6 m a 3/min



Tipo



Presión ambiental



Nombre



Presión ambiental 1



la cara interior de la Habitación componente, como se muestra Rejilla de ventilación de escape del baño Parámetros termodinámicos: Valores predeterminados (101325 Pa y 19,5oC) Caras para aplicar



D2-4



Tipo



Flujo de volumen de entrada



Nombre



Flujo de volumen de entrada 2 una cara del componente del Paciente, que representa la boca del paciente, como se muestra



Caras para aplicar



Parámetros de aire caducado contaminados: Caudal de volumen de 12 l/min Concentraciones de sustancias: La fracción masiva de aire es



0



La fracción masiva del aire caducado es 1



Especificación de fuentes de calor Hay varias fuentes de calor en la habitación del hospital: luces de techo, un televisor y equipo hospitalario. El cuidador y el paciente son las fuentes de calor también. La cantidad de calor producida por un cuerpo humano depende del tipo de actividad en la que la persona es involved en. Un paciente que se acuesta en la cama produce significativamente menos calor que un cuidador, cuyo trabajo requiere actividad física y concentración. Puesto que no consideramos la conducción de calor en sólidos en esta simulación, utilizamos fuentes de calor superficial con la velocidad de transferencia decalor fijada. Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Origen de superficie. 1 En el gestor Diseño del FeatureManager desplegable, seleccione el



componente Paciente. Este componente aparece en la lista Caras para aplicar el origen de



superficie.



2 En Parámetro, especifique Velocidad de tráficode calor 3 Haga clic en Aceptar



de 81 W.



.



Cambie el nombre de la fuente de calor creada a Paciente. De la misma manera especificar la fuente de calor superficial de 144 W en todas las caras del cuidador Componente. Cambie el nombre de la fuente de calor creada a Caregiver.



Ejemplos para Hvac Módulo: D2 - Sala hospitalaria



Otras fuentes de calor no están representadas por componentes separados, sino por cortes y extrusiones realizadas en el componente Room. Utilice las tablas siguientes como referencia para especificar las fuentes de calor restantes: Tipo



Fuente de calor de superficie



Nombre



Luces de techo



Caras para aplicar



ambas caras interiores del componente Room que representan las luces del techo



Parámetros: Velocidad de transferencia de calor de 120 W



Tipo



Fuente de calor de superficie



Nombre



TV Set



Caras para aplicar



todas las caras internas del componente Room que representa el televisor



Parámetros: Velocidad de transferencia de calor de 50 W



Tipo Nombre Caras para aplicar



Fuente de calor de superficie Equipamiento hospitalario todas las caras internas del componente de la sala que representa el equipo hospitalario



Parámetros: Velocidad de transferencia de calor de 50 W



D2-6



Especificación de opciones de control de cálculo De forma predeterminada, el cálculo de los parámetros de confort está deshabilitado en Flow Simulation para ahorrar el tiempo de CPU y los recursos de memoria. Además de los parámetros de confort, Flow Simulation es capaz de calcular los parámetros Local Mean Age (LMA) y Local Air Change Index (LACI): • LMA es el tiempo promedio para que el fluido viaje desde la abertura de entrada seleccionada hasta el punto teniendo en cuenta tanto la velocidad como la difusión. • LACI (Local Air Change Index) es la relación del V/Q value, donde V es el volumen de fluido de dominio computacional y Q es el caudal de volumen del fluido que entra en este volumen, al tiempo promedio  para que el fluido viaje desde la abertura de entrada seleccionada hasta el punto teniendo en cuenta tanto la velocidad como la difusión. El cálculo de los parámetros de confort, LMA y LACI se puede activar en el cuadro de diálogo Opciones de control de cálculo. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Opciones de control decálculo. 2 Cambie a la pestaña Resolver. 3 Active las casillas Calcular edad media local (LMA) y Calcular parámetros de confort.  casilla de verificación Seleccionar calcular edad media local (LMA) permite el cálculo



de LMA, LMA sin dimensiones y LACI. 4 Haga clic en Aceptar.



Especificación de objetivos Especifique los objetivos globales de Temperatura radiante mediade av, Temperatura operativa de Av, Velocidad de av y Fracción de volumen av de aire caducado.  Puede utilizar la temperatura media radiante y Temperatura operativa como parámetros de objetivo sólo después de enable cálculo de parámetros de confort en el cuadro de diálogo Opciones de control de cálculo.



Ejemplos para Hvac Módulo: D2 - Sala hospitalaria



Ajuste de la malla global 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Mallaglobal. 2 En Tipo y configuración, puede ver los siguientes valorespredeterminados: Tipo



Automático



Nivel de malla inicial



3 (predeterminado)



Otras opciones son predeterminadas  Además, puede



ver que Flow Simulation determinó el valor de Tamaño de espacio mínimo como 0,012 m, que es igual a la anchura de la cara que representa la boca del paciente (12 mm).



3 Haga clic en Aceptar para guardar la configuración de malla inicial y cerrar el cuadro de diálogo.



Configuración de la malla local Para resolver mejor la geometría compleja de las components del cuidador y del paciente ycontabilizar con mayor precisión el calor producido por las fuentes de calor especificadas en estos componentes, empleamos el refinamiento de malla local. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Mallalocal. 2 En el gestor de diseño del FeatureManager, seleccione los componentes Cuidador y Paciente. 3 En Refinar celdas, utilice el control deslizante para establecer el Nivel de refinación de celdas de fluido en 2. 4 En Refinamiento avanzado, establezca Nivel de refinamiento de entidades sólidas pequeñas en 4,dejando otras opciones predeterminadas. 5 Haga clic en Aceptar para guardar la configuración de malla local. Ejecute el cálculo. Durante el proceso de cálculo, puede notar que el objetivo Fracción de volumen av de aire caducado converge más lentamente que los otros objetivos especificados. Puesto que este es un ejemplo de tutorial, es posible que no sea necesario esperar antes de que la solución converja completamente. Para ahorrar el tiempo de CPU, puede detener el cálculo antes, por ejemplo, cuando convergen todos los demás objetivos especificados.



D2-8



Resultados Descripción general de los parámetros de confort Es una práctica común evaluar el rendimiento de un sistema de ventilación según algunos criterios estándar, denominados parámetros de confort. Con Flow Simulation puede simular varios entornos y obtener los valores de los parámetros de confort, determinando si la calidad del aire y la temperatura son seguras y cómodas para las personas que trabajan o viven en estos entornos. Más adelante utilizaremos las herramientas de procesamiento de resultados de Flow Simulation para ver y analizar los valores de los parámetros de confort obtenidos en el cálculo. Los dos parámetros siguientes se utilizan para evaluar la eficacia del sistema de ventilación en la eliminación de aire contaminado: • Eficacia de eliminación de contaminantes(CRE) . Este parámetro es un índice que proporciona información sobre la eficacia de un sistema de ventilación en la eliminación de aire contaminado de todo el espacio. Para un sistema de mezcla perfecto CRE n.o 1. Los valores por encima de 1 son buenos, los valores por debajo de 1 son pobres. • El índice local de calidad del aire (LAQI) es un índice que proporciona información sobre la eficacia de un sistema de ventilación en laovación real de aire contaminado desde un punto local. Los siguientes parámetros se utilizan para estimar la eficacia del sistema de ventilación con respecto a la satisfacción térmica de las personas en la zona ventilada: • Temperatura radiante media (MRT) es la temperatura uniforme de laurface de un recinto negro imaginario en el que un ocupante intercambiaría la misma cantidad de calor radiante que en el espacio real no uniforme. • La temperatura operativa es la temperatura uniforme de un recinto negro imaginario, en el que un ocupantetcambiaría la misma cantidad de calor por radiación más convección que en el entorno real no uniforme. • Temperatura de borrador es la diferencia de temperatura entre cualquier punto de la zona ocupada y la condición de control. "Draft" se define como cualquier sensación localizada de frialdad o calor de cualquier parte del cuerpo debido tanto al movimiento del aire como a la temperatura del aire, con humedad y radiación consideradas constantes. • El índice de rendimiento de difusión del aire (ADPI) es el porcentaje del espacio en el que la velocidad del aire es inferior a 0,35 m/s y la temperatura de salida oscila entre -1,7 oC y 1,1 oC. Draft Temperature or ADPI es calculated as Volume Parameters, el espacio o zona de referencia es la región de volumen especificada. En todos los demás casos se considera todo el dominio computacional.







No te:If



• El voto medio previsto (PMV) es un índice que predice el valor medio de los votos de un gran grupo de personas en la escala de sensaciones térmicas de 7 puntos, en función del calor



Ejemplos para Hvac Módulo: D2 - Sala hospitalaria



equilibrio del cuerpo humano. El equilibrio térmico se obtiene cuando la producción interna de calor en el cuerpo es igual a la pérdida de calor para el medio ambiente. Frío



Fresco



-3



-2



ligera ment e fresc o



Neutra l



ligera ment e cálid o



Calient e



Calient e



-1



0



+1



+2



+3



• El porcentaje previsto insatisfecho (PPD) es un índice que proporciona información sobre las molestias térmicas o la insatisfacción térmica al predecir el porcentaje de personas que es probable que se sientan demasiado cálidas o demasiado frías en un entorno determinado.



Obtención del valor CRE Puede ver el valor calculado de la efectividad de eliminación de contaminantes (CRE) en el resumen de resultados del cálculo. En el árbol Análisis, haga clic con el botón derecho en el icono Resultados y seleccione Resumen. Puede ver el valor CRE de Aire caducado en la parte inferior de la página Resumen de resultados, en la sección Parámetros de confort. El valor de CRE de Aire Caducado es superior a 1, lo que significa que el sistema de ventilación es razonablemente eficaz para eliminar el aire contaminado.



Parámetros de volumen Podemos obtener los valores de los parámetros de satisfacción térmica con la función de procesamiento de resultados parámetros de volumen. El volumen, en el que se calcularán los parámetros, es un componente fluidvolum (es decir, toda la región de fluido dentro del dominio computacional). Antes de especificar Parámetros de Volumen,necesitamos comprobar los valores de los parámetros de referencia: tasa metabólica, trabajo externo, resistencia térmica de cierre y humedad relativa, utilizada para calcular parámetros de confort como PMV y PPD. Estos parámetros de referencia definen la potencia térmica aproximada producida por un cuerpo humano dependiendo de la actividad y el estado de salud, propiedades aislantes del cierre y laidentidad del zumbido delaire. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Resultados > Parámetros de referencia predeterminados.



D2-10



2 Especificar la tasa metabólica de 100 W/m2. Mantenga los demás valores predeterminados. 2



 La resistencia térmica de cierre de 0,11 K-m /W



corresponde a un conjunto de trabajo ligero: ropa interior ligera, camisa de trabajo de algodón con mangas largas, pantalones de trabajo, calcetines de lana y zapatos. La definición de aislamiento de la ropa se relaciona con la transferencia de calor de todo el cuerpo y, por lo tanto, también incluye las partes descubiertas del cuerpo, como la cabeza y las manos.  La humedad relativa del 55% es típica



en condiciones interiores. Si la humedad relativa se considera en el análisis (la opción Humedad está seleccionada en el Configuración general), el valor real calculado de la humedad relativa se utiliza como parámetro de referencia.



3 Haga clic en Aceptar. Ahora podemos usar la función Parámetros de volumen para ver los valores de los parámetros de confort. 1 En el árbol Análisis de Flow Simulation, haga clic con el botón derecho en el icono Parámetros de volumen y seleccione Insertar. 2 En el gestor Diseño del FeatureManager desplegable, seleccione el componente fluidvolumen. 3 En Parámetros, haga clic en Más parámetros. Aparece el cuadro de diálogo Personalizar lista de parámetros. 4 Expanda el elemento Parámetros de confort y seleccione los siguientes parámetros: • Temperaturamedia radiante, • TemperaturaOperativa, • PMV, • PPD, • Temperatura de borrador • LAQI de Aire, • LAQI de AireCaducado. 5 Haga clic en Aceptar para cerrar el cuadro de diálogo Personalizar lista de parámetros. 6 En el cuadro de diálogo Parámetros de volumen, asegúrese de que los parámetros seleccionados también están seleccionados como Parámetros para evaluar en Parámetros. Además, seleccione el parámetro ADPI.



Ejemplos para Hvac Módulo: D2 - Sala hospitalaria



7 Haga clic en Exportar a Excel. Aparece una hoja de cálculo con los valores de parámetros seleccionados. Parámetro



Promedio



Temperatura media radiante [C]



23.984730 8 23.496528 8 0.7212112 05 17.030301 5 0.7219840 15



Temperatura operativa [C] PMV [ ] PPD [%] Temperatura de borrador [K]



Parámet ro ADPI [%]



D2-12



División V 63.43014 12



Promedio a granel 23.981164 6 23.493078 5 0.7205376 19 17.008626 9 0.7186610 76



Volumen [m-3] 41.8581 029 41.8581 029 41.8581 029 41.8581 029 41.8581 029



Parcelas de corte e isosuperficies Para ver cómo cambia la calidad del aire con respecto al contaminante contenido a través de la habitación, creamos una parcela de corte por el parámetro LAQI de Aire Caducado a la distancia de 1 m del suelo, es decir, ligeramente por encima del nivel de la cabeza del paciente. Cuanto mayor sea el valor, menor será la



concentración del contaminante y mejor se eliminará. Las isosuperficies de PMV en 0, 0.25, 0.5, 0.75 y 1 nos permite estimar el nivel de confort térmico a través de la habitación - de 0 (normal) a +1 (ligeramente cálido).



Ejemplos para Hvac Módulo: D2 - Sala hospitalaria



D2-14



D3 Contaminante Dispersión En el Calle Cañón



Algunas de las características utilizadas en este tutorial están disponibles solo para los usuarios del módulo HVAC.



Declaración de problema Este tutorial muestra la capacidad de Flow Simulation para simular una contaminación urbana. Se muestra cómo obtener un campo de flujo y cómo definir una fuente de trazador para simular la dispersión de contaminantes. Aquí consideramos el cañón de la calle, una carretera y sus edificios flanqueantes que se muestran en Ref.1. La calle tiene 50 m de ancho y está flanqueada en el lado norte con 100 m de altura (31 pisos) y en el lado sur con 30 m de altura (10-11 pisos). La orientación de la calle es este-oeste. La fuente de contaminación proviene del escape vehicular. La contaminación atmosférica relacionada con el tráfico es una mezcla compleja de gases y partículas. Aquí consideramos la contaminación del aire de óxido de nitrógeno (NOx). Los óxidos de nitrógeno incluyen NO y NO2,los primeros producidos en mucha más abundancia por los vehículos que el segundo. However, NO se oxida rápidamente a NO 2 que destruye el tejido pulmonar con las implicaciones negativas obvias para los asmáticos. Se supone que la emisión de NOx es de 8,6? 10-5 kg/s. La contaminación del tráfico en un cañón de la calle se caracteriza por una gran variabilidad vertical, which no sólo está relacionado con la variación en la cantidad de tráfico, sino que también está influenciado por las condiciones meteorológicas. Es común en la práctica de ingeniería describir el perfil de viento con una ley de potencia en terrenos no complejos hasta una altura de unos 200 m sobre el nivel del suelo: VháVrh  hr 



p



donde V(h) es la velocidad del viento a la altura h, y Vr es la velocidad del viento conocida a una altura de referencia hr. El exponente de la ley de potencia p es un coeficiente derivado empíricamente que varía dependiendo de la estabilidad de la



atmósfera de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.6. Cuanto mayor sea el exponente de la ley de potencia, mayor será el gradiente vertical en la velocidad del viento.



Ejemplos para Hvac Módulo: D3 - Dispersión de contaminantes en el cañón de la calle



El cañón de la calle essh propio en la figura de abajo. Dirección del viento



Norte



Configuración del modelo Copie la carpeta D3 - Street Canyon en su directorio de trabajo. Abra el ensamblaje Tower Block.SLDASM.  Para omitir la definición del proyecto y ejecutar el proyecto de Flow



Simulation definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el ensamblaje Tower Block.SLDASM ubicado en la carpeta D3 - Street Canyon-Ready To Run y ejecutar el proyecto.



D3-2



Definición del proyecto Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



Cañón de la calle



Configuración



Usar corriente



Sistema de unidades



Sí



Tipo de análisis



Externos



Características físicas



Depende del tiempo



Fluido predeterminado



Gases / Aire



Condiciones de pared



Condiciones predeterminadas



Condiciones iniciales



Parámetros de velocidad: Velocidad en la dirección Z 2.6*(y/10) a0,25 m/s Parámetros de turbulencia: Parámetros: Energía de turbulencia y disipación Energía de turbulencia a 0,596 J/kg Disipación de turbulencias a 0,423 x 3 /(0,39*y) W/kg Otras condiciones son predeterminadas



Ajuste del tamaño del dominio computacional Especifique el tamaño del dominio computacional de la siguiente manera: X máx. 65 m



Y max - 150 m



Z máx. 195 m



X min a 0 m



Y min - -0.005 m



Desde mín.-164 m



Especifique la condición



Simetría



en X max



y X min



Especificación de objetivos Especifique los objetivos globales de Presión estática máxima y Velocidad máxima. Además, especifique objetivos de superficie separados de Presión estática mínima en las paredes de sotavento de los edificios.



.



Ejemplos para Hvac Módulo: D3 - Dispersión de contaminantes en el cañón de la calle



Especificación de la configuración global de malla Especifique la siguiente configuración de Global Mesh: Tipo



Automático



Nivel de malla inicial



5



Otras opciones son predeterminadas



Configuración de la malla local Para resolver mejor el cañón de la calle y el área alrededor del bloque de la torre, empleamos el refinamiento de malla local. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Mallalocal. 2 En la zona de gráficos, seleccione la cubierta y las caras frontales de ambos edificios y la fachada lateralde latorre. 3 En Refinar celdas, utilice el



control deslizante para establecer el nivel de líquido de refinación células



a 3.



4 En Canales, establezca el Número de células característica A través del canal



a 20 y el nivel máximo de refinamiento del canal



5 Haga clic en Aceptar para guardar la configuración



a 2.



de malla local.



Ajuste de las opciones de control de cálculo 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Opciones de control de cálculo.



D3-4



2 En la ficha Finalización del cuadro de diálogo



Opciones de control de cálculo, expanda el elemento Condiciones de finalización y, en Criterio, para detener, seleccione Todo satisfecho.



Seleccione también Convergencia de objetivos



. 3 Haga clic en Aceptar. 4 Guarde el modelo y ejecute el cálculo. Guarde el modelo y ejecute el cálculo.



Ejemplos para Hvac Módulo: D3 - Dispersión de contaminantes en el cañón de la calle



Especificación del estudio tracer  Tracers le



permiten estudiar el flujo de una cierta mezcla (trazador) en el fluido portador existente bajo el supuesto de que la presencia de la mezcla tiene una influencia insignificante en el flujo de fluido portador. Esta suposición se justifica si la concentración (fracción de masa) de la mezcla es relativamente baja.



Siga los pasos que se indican a continuación para especificar la sustancia trazador: 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Estudio de trazador . 2 En Trazadores, haga clic en Crear/Editar. 3 En la base de datos de ingeniería,en Trazadores,



Definido por el usuario, cree un nuevo elemento y cambiesu nombre a Tutorial NOx. 4 Cambie los parámetros de la superficie como se muestra a continuación:



5 Guarde el trazador creado y salga de la base de datos de ingeniería. 6 En Tracers, expanda la lista de Nosotrosu-Definidos trazadores y seleccione Tutorial NOx y haga clic en Agregar trazador



.



7 El elemento Tutorial NOx [Definido por el usuario] aparece en la lista siguiente. 8 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento Estudio de trazador 1 aparece en el árbol Análisis .



D3-6



Siga los pasos que se indican a continuación para especificar el origen del trazador: 1 Haga clic con el botón derecho en el icono Estudio de trazador 1 en el árbol Análisis de Flow Simulation y seleccione Insertar origen de superficie. Aparece el cuadro de diálogo Origen del trazador de superficie. 2 En la zona de gráficos, seleccione la superficie de la carretera. La cara seleccionada aparece en las caras para aplicar el Lista origen del trazador de



superficie.



3 En Tracer, asegúrese de que Tutorial NOx está seleccionado. 4 En Parámetro, seleccione Flujo de masa y establezca su valor igual a 8.6515e-5 kg/s. 5 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento Flujo masivo SS de Tutorial NOx 1 aparece en el árbol Análisis . Para ejecutar el cálculo del trazador, haga clic con el botón derecho en el icono Estudio de trazador 1 del árbol Análisis de Simulación de flujo y seleccione Ejecutar.



Resultados Para ver cómo fluye el viento alrededor de los edificios vamos a mostrar las Trayectorias de Flujo.



Ejemplos para Hvac Módulo: D3 - Dispersión de contaminantes en el cañón de la calle



La isosurfaces de la fracción de masa del trazador (Tutorial NOx) en 6,8? 10-8 nos permite estimar áreas de alta contaminación del tráfico.



Además, veamos la distribución de la fracción de masa tracer (Tutorial NOx) en el plano de simetría y en la cara de sotavento del bloque de la torre.



1 Qin Y., Kot S.C. Validación del modelado por ordenador de la dispersión de escape



vehicular cerca de un bloque de torre. Journal of Building and Environment, vol. 25, No2, 1990, pp 125-131. D3-8



Y Ejemplos Para Electrónica Enfriamiento Módulo



Los ejemplos para el módulo de refrigeración electrónica que se presentan a continuación demuestran cómo utilizar las capacidades y características de este módulo para simular una amplia variedad de componentes electrónicos. Esta funcionalidad solo está disponible para los usuarios del módulo Electronics Cooling. E1 - Componentes electrónicos



Ejemplos para el módulo de refrigeración electrónica:



E-2



E1 Componentes Electrónicos



Algunas de las características utilizadas en este tutorial están disponibles solo para los usuarios del módulo Refrigeración electrónica.



Declaración de problema Este tutorial muestra las capacidades de Flow Simulation para simular la refrigeración de componentes electrónicos en un equipo industria l integrado mediante eluso de varias características implementadas en el módulo Electrónica. Aquí consideramos un ordenador de una sola placa con una caja, que contiene, entre otros componentes, CPU, chipset (Northbridge y Southbridge), disipador de calor con dos tubos de calor, ranuras PCI e ISA para una placa de expansión PC104, ranura SODIMM con memoria instalada y conectores periféricos. El aire a temperatura ambiente entra en la caja a través de los respiraderos situados en los paneles lateral e inferior y sale a través de los conductos de ventilación situados en el panel posterior, donde se instala un ventilador de escape. El flujo resultante dentro de la caja elimina el calor producido por los componentes electrónicos (CHIPS CPU, Northbridge, Southbridge y DDR RAM). Las tuberías de calor también transfieren el calor producido por la CPU y Northbridge al disipador de calor, queh lo disipa en el aire. En el modelo considerado, este disipador de calor se coloca cerca del ventilador de escape. El objetivo de la simulación es garantizar que, en estas condiciones, los componentes electrónicos funcionen a temperaturas moderadas. En la tabla siguiente, puede ver los valores típicos de las temperaturas máximas de funcionamiento de los componentes electrónicos considerados.



Ejemplos para el módulo de refrigeración electrónica: E1 - Componentes electrónicos



Componente electrónico



Temperatura máxima de funcionamiento



Cpu



85 oC



Northbridge



80 oC



Southbridge



100 oC



Chip DDR RAM



85 oC



Ventilador de Tubería de calor de la CPU Cpu



escape disipador térmico



Ventiladore s traseros Tubería de calor del chipset



Ventiladore s laterales



Northbridge



Conectores periféricos



Southbridge Placa base EPIC PC



Módulo de memoria SODIMM Ventiladores inferiores



E1-2



Abrir el modelo de SOLIDWORKS Copie la carpeta E1 - Componentes electrónicos en el directorio de trabajo. Abra el PC EPIC. Montaje SLDASM. Observe la configuración predeterminada. Esta es la geometría del modelo original de acuerdo con la sentencia del problema. Después de seleccionareste modelo, cambie a la configuración del modelo de simulación.



la definición del proyecto y ejecutar el proyecto Flow Simulation definido de acuerdo con el tutorial, deberá abrir el PC EPIC. Ensamblaje SLDASM que se encuentra en la carpeta E1 - Componentes electrónicos-Listo para ejecutar y ejecutar el proyecto.



 . Para omitir



Disipador de calor de la tubería de calor de la Modelo de dos resistencias de CPU



Cpu



Miembro outlet Tubería de calor del chipset



Tapa de entrada lateral Modelo de dos resistencias Northbridge



Placa base EPIC PC



Modelo de dos resistencias de Southbridge



Tapa de entrada inferior



Módulo de memoria SODIMM



Modelo de simulación Para simplificar el problema de este tutorial y, por lo tanto, para guardar los recursos informáticos, descuidamos algunos componentes y características particulares, que no afectan mucho al flujo y al intercambio de calor. Estos incluyen agujeros en ranuras PCI e ISA, tornillos y conectores periféricos. La geometría del modelo del ventilador de escape también se excluye de la simulación y se sustituye por una condición de contorno adecuada. En la simulación, consideramos los chips DE RAM DE CPU,



Northbridge, Southbridge y DDR como ls de modo térmico simplificado de dos resistencias,cada uno de los que consta de dos componentesparalelepípedos.



Ejemplos para el módulo de refrigeración electrónica: E1 - Componentes Electrónicos



Para establecer las condiciones de contorno para los flujos de entrada y salida, cerramos los orificios de ventilación colocando una sola tapa en el lado interior de cada panel. Por lo tanto, descuidamos algunos fenómenos, que ocurren en el flujo que entra y sale del caso pensó que los respiraderos. Sin embargo, tenemos en cuenta el valor del coeficiente de pérdida de presión que refleja la resistenciaal flujo de acuerdo con la forma específica y la disposición de los orificiosde ventilación. En la configuración del modelo de simulación puede ver que se suprimen los respiraderos del panel posterior. Esto se hace para definir la condición del límite del ventilador de escape correctamente. Si examina la geometría del modelo original, verá que el ventilador de escape se coloca cerca de los orificios de ventilación del panel posterior y no hay flujo de aire a través de algunos de ellos. En realidad, el flujo de aire sale de la caja a través de una matriz en forma de anillo de los orificios de ventilación (ver la imagen), por lo que en la configuración del modelo de simulación colocamos una tapa para cerrar sólo estos conductos de ventilación agujeros sin considerar otros orificios de ventilación en el panel posterior en absoluto. Como la resolución de cada orificio de ventilación puede llevar bastante tiempo y no son la parte de la simulación de flujo de todos modos, los suprimimos. En su lugar, especificamos una condición de contorno del ventilador de salida externa en la superficie interior de la tapa en forma de anillo. Además, en la misma tapa especificamos la condición de placa perforada para definir la pérdida de presión debido a la resistencia de los orificios de ventilación al flujo.



E1-4



Creación de un proyecto de simulación de flujo Con el asistente, cree un nuevo proyecto de la siguiente manera: Nombre del proyecto



Componentes electrónicos



Configuración



Modelo de simulación



Sistema de unidades



SI, unidades para la temperatura: c (Celsius)



Tipo de análisis



Interna Excluir cavidades sin condiciones de flujo



Características físicas



Conducción de calor en sólidos, Gravedad: Y componente de -9,81 m/s2



Fluido predeterminado



Gases / Aire



Sólido predeterminado



Aleaciones / Acero (Mild)



Condiciones de pared



Condición térmica de pared exterior predeterminada: Coeficiente de transferencia de calor de 5,5 W/m2/K Condiciones predeterminadas



Condiciones iniciales



Ejemplos para el módulo de refrigeración electrónica: E1 - Componentes electrónicos



Especificación de condiciones límite Especifique las condiciones de contorno para los flujos de entrada y salida como se muestra en las tablas siguientes: Tipo



Presión ambiental



Nombre



Presión ambiental 1



Caras para aplicar



la cara interna de la tapa



de entrada



Parámetros termodinámicos:



Valores predeterminados (101325 Pa y 20.05 oC)



Tipo



Presión ambiental



Nombre



Presión ambiental 2



Caras para aplicar



la cara interna de la Tapa de entrada 2



Parámetros termodinámicos:



Valores predeterminados (101325 Pa y 20.05 oC)



Tipo



Ventilador de salida externo



Nombre



Ventilador de salida externo 1 la cara interna de la Miembro outlet



Caras para aplicar



Modelo: Pre-Definido-Axial-Papa-Papa 412 Parámetros termodinámicos:



Valores predeterminados (101325 Pa)



E1-6



Especificación de placas perforadas La función Placa perforada se utiliza para simular flujos de entrada y salida a través de paredes planas delgadas con múltiples aberturas sin tener que crear una tapa individual para cada abertura. En su lugar, la condición Placa perforada se aplica junto con una condición de contorno para una superficie de una sola tapa, que cierra varias aberturas, y define la resistencia adicional de estas aberturas al flujo. Puede ser útil, por ejemplo, al simular un flujo que entra o sale del modelo a través de una serie de aberturas pequeñas, lo que puede requerir un refinamiento de malla adicional si se resuelve directamente. En esta simulación, utilizamos placas perforadas para tener en cuenta la resistencia de losrespiraderos de entrada y salidaen la carcasa de la computadora al flujo. 1 Haga clic en Herramientas > Herramientas de simulación de flujo > Base de datos deingeniería. 2 En la base de datos de ingeniería , en Placas perforadas > Definido por el usuario , cree dos elementos con los siguientes parámetros:



 Puede especificar la forma De taladro como Rectangular > Redondo > Polígono regular o Complejo. Para definir la



disposición de taladros (para taladros no complejos), en la Cobertura puede seleccionar Distancia de tono o Tablero de ajedrez (parataladros no rectangulares). Dependiendo de laopción selected, puede especificar el tamaño de un solo taladro y la distancia entre dos taladros adyacentes en dos direcciones mutuamente perpendiculares (X -Tono e Y - Tono) ola Distancia entre centros. Los valores especificados se utilizan para calcular unarelación de rea libre,que denota la relación entre el área total de los agujeros y el área total de la placa perforada. El área libre



alquit rán



Distancia de tablero de control



calculada automáticamente Cociente valor aparece en la parte inferior de la tabla. Alternativamente, puede seleccionar el Relación de área libre opción en el CoberturaY especifique este valor



directamente. 3 Guarde y salga de la base de datos de ingeniería .



4 En el árbol Análisis, seleccione la condición de contorno Presión de entorno 1. 5 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Placaperforada.



Ejemplos para el módulo de refrigeración electrónica: E1 - Componentes electrónicos



6 En Placa perforada, seleccione los agujeros rectangulares del Tutorial creados.



7 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento Placa perforada 1, que corresponde a los respiraderos laterales de la caja, aparece en el árbol Análisis . 8 Para las rejillas de ventilación inferiores, seleccione la condición de contorno Presión de entorno 2 y repita los pasos 5-7. 9 Para las rejillas de ventilación del panel posterior, seleccione la condición Ventilador de salida externa 1 y repita los pasos 5-7, seleccionando el elemento Agujeros redondos del Tutorial en Definido porel usuario .



la simulación de Flow Simulation para definir parámetros adicionales para las condiciones de presión o ventilador de entorno ya especificadas. No realiza ningún cambio en la geometría del modelo. Por lo tanto, cuando se elimina la condición de contorno o ventilador de su proyecto, la placa perforada correspondiente (si se especifica) se convierte en inútil.



 La función Placa perforada se utiliza en



Especificación de componentes de dos resistencias El modelo de tor de dos resis se utiliza ampliamente para estimar la temperatura de los chips y otros paquetes electrónicos pequeños. Un paquete pequeño se considera como una placa sólida plana, que se monta en la placa de circuito impreso (véase la Fig.1.10.1). El modelo compacto consta de tres nodos: Unión, Caso y Placa. Estos están conectados entre sí por dos resistencias térmicas que son los valores especificados por el usuario de la  DE unión a placaJB (desde la unión hasta la placa en el que está montado) y de unión a la caja resistencias térmicas JC (desde la unión hasta la superficie superior del paquete) (en K/W en SI). Considera que cada paquete consta de dos componentes paralelepípedos (Caso y Unión) con áreas de contactoidénticas, hechas de material con alta conductividad térmica (ver la imagen de abajo). Lasresistencias térmicas Unión a Caso (JC) yDe unión a placa (JB)se modelan como placas infinitamente delgadas. La conducción de calor a través del paquete se calcula utilizando el valors de estas resistencias. Placa superior (Caso, qJC)



E1-8



Bloque de alta conductividad (unión)



Placa inferior (PlacaJb)



Pcb



Paredes adiabáticas Fig.E.1Representación de simulación de flujo del modelo de dos resistencias.



Flow Simulation 2016 Tutorial



E1-9



En la base de datos de ingenieríase proporciona un amplio conjunto de componentes predefinidos de dosresistencias. Cada elemento corresponde a un tipo de paquete específico. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insert > Componente de dos resistencias 2 Seleccione la cara superior del componente de chip de CPU como cara superior . 3 En Componente, seleccione la PBGAFC_35x35mm_2R Artículo. 4 En La fuente, introduzca el valor de Tasa de generación de calor igual a 12 W. 5 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento Componente de dos resistencias 1, que corresponde a CPU, aparece en el árbol Análisis. 6 Cambie el nombre del elemento creado a CPU. Usaremos este nombre para seleccionar este elemento para especificar Objetivos. 7 Del mismo modo, especifique los elementos Chipset – Northbridge y Chipset – Southbridge con los siguientes parámetros:



Nombre



Chipset - Northbridge



Componente para aplicar el dos resistencias



Chip Northbridge



Componente



PBGAFC_37_5x37_5mm_2R



Tasa de generación de calor



4.3 W



Nombre



Chipset - Southbridge



Componente para aplicar el dos resistencias



Chip de Southbridge



Componente



LQFP_256_28x28mm_2R



Tasa de generación de calor



2.5 W



8 Para cada uno de los cuatro chips RAM DDR considerados, especifique la misma forma en que el elemento N del chip RAM (con N siendo el número de chip) seleccionando sus partes correspondientes de caso y unión bajo el ensamblaje SODIMM:



Ejemplos de Electronics Cooling Module: E1 - Componentes Electrónicos



Nombre



RAM chip N



Componente para aplicar el dos resistencias



RAM Chip N



Componente



TSOP_C_10_16x22_22_2R



Tasa de generación de calor



1W



especifica algún paquete como Componente de dos resistencias en el proyecto, asegúrese de que sus dimensiones en la base de datos de ingeniería coincidan totalmente (o estén muy cerca) de las dimensiones de la geometría del modelo de paquete (sus componentes Caso y Unión). Si las cotas no coinciden, debe realizar cambios en la geometría del modelo o seleccionar un componente de dos resistencias diferente en la base de datos de ingeniería .



 Si



Especificación de tuberías de calor La función de tubería de calor se utiliza para modelar la transferencia de calor desde la superficie más caliente a la superficie más fría a través de un tubo de calor (considerado como cuerpo sólido hecho de material de alta conductión térmica). 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Tubería de calor. 2 Seleccione Tubería de calor de CPU como componentes para aplicar



tubería de calor



.



3 Seleccione la cara del componente CPU Heat Pipe contacto con la cara superior de la CPU como Calor en Caras .



4 Seleccione la cara de la tubería de calor de la CPU en contacto con la cara interna del disipador de calor como caras de salida de calor



. 5 Escriba el valor de Resistencia térmica efectiva de 0,3 oC/W. Este valor modela la eficiencia real de la tubería de calor. 6 Haga clic en Aceptar . El nuevo elemento Tubería de calor 1, que corresponde a la tubería de calor de la CPU, aparece en el árbol E1-10



de análisis .



7 Del mismo modo, especifique el otro tubo de calor utilizando el componente Northbridge Heat Pipe con el mismo valor de Resistencia



Térmica Efectiva.



Flow Simulation 2016 Tutorial



E1-11



Especificación de resistencias de contacto La función Resistencia de contacto se utiliza para especificar el valor de la resistencia al contacto térmico en una cara de un fluido de contacto sólido u otro sólido. Se puede definir por un valor de resistencia térmica específico o por el espesor y las propiedades térmicas del material de la capa de contacto. Taking en cuenta la resistencia al contacto térmico ayuda a estimar, por ejemplo, fenómenos como la caída de temperatura en la superficie de contacto. Aquí utilizamos esta característica para especificar el material de interfaz térmica que conecta los tubos de calor a la CPU y Northbridge y para spara picor la resistencia de contacto térmico entre las superficies de los tubos de calor y el aire circundante. 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Resistencia de contacto. 2 Seleccione las caras de los componentes CPU Heat Pipe y Northbridge Heat Pipe en contacto con las caras superiores de CPU y Northbridge correspondientemente. Seleccionamos estas caras antes como Calor en caras al especificar las tuberías de calor. 3 En Resistencia térmica, seleccione Bond-Ply 660 a 10 psi (Predefinidos, Materiales de interfaz, Bergquist, Bond-Ply, Bond-Ply 660 a 10 psi).



4 Haga clic en Aceptar . La nueva Resistencia de Contacto 1 elemento aparece en el árbol Análisis. 5 Repita el paso 1 y, a continuación, mantenga pulsada la tecla Ctrl y haga clic en los componentes Cpu Heat Pipe y Northbridge Heat Pipe en el gestor de diseño del FeatureManager desplegable. Flow Simulation selecciona ambos componentes. Las caras que no están en contacto con fluidos deben eliminarse de la lista Caras para aplicar



la resistencia de contacto.



6 En Selección, seleccione cada componente de la lista de selección y haga clic en Listar todas las caras de componente a su vez para enumerar todas las caras que pertenecen a ambos componentes. A continuación, haga clic en Filtrar caras Mantener caras exteriores y fluidas



 Es



y haga



. Seleccione clic en Filtrar.



conveniente seleccionar todas las caras del componenteseleccionando este componente en el FeatureManager desplegable



El árbol de diseño, aunque encontrar y eliminar caras innecesarias de la selección manualmente (una por una) puede requerir un tiempo excesivo, especialmente cuando haymuchas caras para eliminar. El filtro permite eliminar caras innecesarias del tipo especificado de la lista de caras seleccionadas.



Ejemplos para el módulo de refrigeración electrónica: E1 - Componentes electrónicos



7 En Resistencia térmica, expandala lista Predefinido y seleccione Resistencia infinita. Aquí utilizamos la resistencia infinita para reflejar la diferencia cualitativa entre la intensidad de la transferencia de calor dentro y fuera de los tubos de calor considerados. 8 Haga clic en Aceptar



.



Especificación de la placa de circuito impreso La función Placa de circuito impreso se utiliza para modelar PCBs como sólidos planos con conductividad térmica anisotrópica, que se calcula a partir de la estructura especificada de conductor de entrelazado y capas dieléctricas. Puede definir dicho material en la base de datos de ingeniería especificandolas propiedades de los materiales conductor y dieléctrico y la estructura de las capas. Utilizamos esta función para especificar el material para la placa SODIMM, que consta de seis capas de conductor (Cobre) y cinco capas de dieléctrico (FR4) 1 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Herramientas > Base de datos de ingeniería. 2 En la base de datos de ingeniería , en Placas de circuito impreso > Definido por el usuario , cree un nuevo elemento con los siguientes parámetros:



 A medida que se especifican los parámetros, en la parte inferior



de esta tabla se pueden ver las propiedades calculadas del equivalente utilizado en la simulación.



material



3 En la tabla Capas conductoras, haga clic en el botón para cambiar a la pestaña Tablas y curvas. Escriba los siguientes valores para especificar la estructura



de las capas conductoras:  A medida que especifica la estructura



de capas, puede ver la representación gráfica de esta estructura a la derecha.



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4 Guarde y salga de la base de datos de ingeniería .



Flow Simulation 2016 Tutorial



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5 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Placa de circuito impreso . 6 Seleccione SODIMM PCB en el área gráfica. 7 En Placa de circuito impreso, seleccione el elemento PCB 4s2p creado. 8 Haga clic en Aceptar



.



Especificación de materiales sólidos Para el componente EPICPCB, especificamos un material no isotrópico (Predefinido,Noisottrópico, PCB de 8 capas)con conductividadical/Biaxial de Axisymmetr. En este tipo de conductividad las propiedades térmicas de el material es el mismo para dos direcciones y difieren para la tercera dirección especificada por un eje o dirección. Para especificar el eje para EPICPCB,en Anisotropía,establezca Eje



en Y. Para otros componentes, especifique el material sólido de la siguiente manera: Pre-Definido-Metales-Cobre



Disipador térmico



Paquetes pre-definidos-IC-Conector típico



Conector PCI PC104, PC104 ISAConnector, SODIMMConnector



Para excluir del análisis de conducción de calor la tapa de entrada, la tapa de entrada 2 y la tapa de salida, escórelas como aisladores (Predefinidos,Gafas y Minerales/ Aislador).



Especificación de los objetivos del proyecto 1 En el árbol Análisis, seleccione la CPUdel componente de dos resistencias . 2 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Objetivos de volumen . 3 En la lista Componentes para aplicar el objetivo de volumen, asegúrese de quese agreganlos componentes Case (CPU 2R Case) y Junction (CPU 2R Junction). 4 En Parámetro, seleccione Temperatura máxima y Temperatura de av (sólido). 5 Edite la plantilla de nombre a: CPU - VG



.



6 Haga clic en Aceptar



.



Ejemplos para el módulo de refrigeración electrónica: E1 - Componentes electrónicos



7 Repita los mismos pasos por separado para cada fuente de calor: Chipset Northbridge, Chipset – Southbridge, RAM Chip 1, 2, 3, 4 (seleccione todos estos cuatro chips de RAM a la vez) y el disipador de calor. Edite la plantilla de nombre de forma similar. 8 Cuando haya terminado, en el árbol Análisis seleccione todas las condiciones de contorno especificadas (Presiónde entorno1, Presión de entorno 2 y Ventilador de salida externa 1),manteniendo pulsada la tecla Ctrl. 9 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Objetivos de superficie. 10 Seleccione la opción Separar objetivo para cada superficie para crear un objetivo independiente para cada una de las superficies seleccionadas. 11 En el parámetro, seleccione Caudal de masa . 12 Haga clic en Aceptar



.



Ajuste de la malla global 1 Para ajustar la configuración de malla inicial, haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Mallaglobal. 2 En primer lugar, puede ver la siguiente configuración predeterminada: Tipo



Automático



Nivel de malla inicial



3



Otras opciones son predeterminadas 3 En Tipo, haga clic en Manual



.



4 En la ficha Malla básica, haga clic en Intervalos de control . El panel Planes de control aparece en la parte inferior de la pantalla. 5 En la barra de herramientas, haga clic en Coordenada Y plano



y, a continuación, haga clic en Agregar



.



6 Un nuevo plano Y1 se colocará en el medio de la [Y min; Intervalo decontrol Y max ]. Seleccione Plano Y1 e introduzca el valor 0 m en la celda Posición. 7 Haga clic en la celda Relación del intervalo Y min e introduzca el valor de 2.



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8 De la misma manera introduzca el valor de Ratio de -2 para el intervalo Y1.



9 Haga clic en Aceptar



para cerrar el panel Planos de control.



10 En Malla básica, especifiqueel Número de celdas por X, Y y Z de 40, 15, 30 Respectivamente. 11 En Refinamiento avanzado, establezca Nivel de refinamiento de entidades sólidas pequeñas en 1,dejando otras opciones predeterminadas. 12 Haga clic en Aceptar para guardar la configuración



de malla global.



Especificación de la configuración de malla local También es conveniente especificar la malla local para obtener una solución más precisa en las regiones de interés. 1 En el árbol Análisis, seleccione el componente Disipador térmico . 2 Haga clic en Herramientas > Simulación de flujo > Insertar > Mallalocal. 3 En Canales, establezca Número de caracteres de celdas entre canales Máximo Channels Nivel de refinamiento



Guarde el modelo y ejecute el cálculo.



a 2.



en 4 y



Ejemplos para el módulo de refrigeración electrónica: E1 - Componentes electrónicos



Resultados Nombre del objetivo Tapa de entrada de caudal de masa SG Tapa de salida de caudal de masa SG Tapa de entrada de caudal de masa SG 2 CPU - Temperatura AV VG (sólido) CPU - VG Temperatura máxima (sólido) Chipset - Northbridge - Temperatura AV VG (sólido) Chipset - Northbridge - VG Temperatura máxima (sólido) Chipset – Southbridge - Temperatura VG Av (sólido) Chipset – Southbridge - VG Temperatura máxima (sólido) Chips RAM VG Av Temperatura (Sólido) 1 Chips RAM VG Temperatura máxima (sólido) 1 Disipador térmico VG Av Temperatura (Sólido) 1 Disipador térmico VG Temperatura máxima (sólido) 1



Unida d [kg/s] [kg/s] [kg/s] [C] [C] [C] [C]



Valor 0.000874331 -0.002117667 0.001243313 78.11027219 79.11610781 55.42071381 55.70526618



Valor promedio 0.000872428 -0.00211709 0.001244659 78.09781048 79.10387809 55.40562741 55.69034608



[C] [C]



86.46932621 88.2380636



[C] [C] [C] [C]



63.75306739 67.48810778 46.61653256 47.01342172



Valor mínimo 0.000866164 -0.002117667 0.001240256 78.05672621 79.06256935 55.3841179 55.66890553



Valor máximo 0.000876732 -0.002116389 0.001250352 78.11706281 79.12328617 55.42256088 55.70711814



Progreso [%] 100 100 100 100 100 100 100



86.47201044 88.2376433



86.36744543 88.14342397



86.60810332 88.36032906



100 100



63.70852983 67.44384108 46.60195552 46.99872618



63.65611637 67.38708974 46.58783758 46.98476739



63.75792045 67.4944499 46.61751183 47.01442693



100 100 100 100



De acuerdo con los resultados obtenidos, podemos decir que los componentes electrónicos funcionan a temperaturas moderadas, y no hay necesidad de introducir ninguna característica de diseño adicional con el fin de mejorar la eficiencia del intercambio de calor



dentro del caso considerado.



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