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I-Deas TMG 培训资料 (16)  

2012-08-05 10:53:01|  分类: I-Deas TMG 资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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I-deas TMG - 对流

 
概述
      在为管道流动网络创建单元后,需要为流体定义边界条件。
      以下将学习:
        1.   TMG 流体流动的理论背景;
        2.   如何创建风扇和压力边界条件;
        3.   如何创建自由和受迫对流耦合;
        4.   如何模拟流动阻力;
        5.   如何为流体流动问题设置求解选项。

 
流体网络基础
      1.   TMG 的一维管道流动模型与热物理中的有限差分法类似: 
         *   质量流率 (Mass Flow) <-> 热流率 (Heat Flow) 
         *   流阻 (Fliud Resistance) <-> 热阻 (Thermal Resistance) 
         *   压力 (Pressure) <-> 温度 (Temperature)
      2.   TMG 分析必须的已知条件: 
         * 管道的长度 
         * 管道的横截面 
         * 流体的性质
      3.   TMG 创建两个模型:一个流体模型和一个固体模型,然后联立求解。
 
TMG 的模型
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管道单元
      质量流率 (Mass Flow):
      压力 (Pressure): Ptotal = Pstatic + Pdynamic
          Pdynamic = 1/2*r*v2
      流体网络 (Fluid Network):
          Ptotali - Ptotalj = RESij * M
            RESij 为从 i 到 j 的流阻。
      流体网络中每个梁单元的中点为计算点 
        * 控制容积为单元长度乘以平均截面积 
        * 对每一个单元,质量时守恒的; 
        * 压力在网络中每个单元处计算。
 
 
受迫对流
      I-deas TMG 为在流体网络和固体模型之间创建受迫对流耦合通过了工具:
        1. 受迫对流耦合在模型与流体之间建立了一个通道; 
        2. 计算方法与热耦合类似;
        3. TMG 自动为每一个流体单元计算传热系数。
      创建受迫对流耦合的步骤:
        1. 选择对流单元 (如壳单元);
        2. 选择流体单元 (具有 TMG 流体性质的梁单元);
        3. 选择经验关系式类型;
        4. 完成受迫对流表单。

 
创建受迫对流实体

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受迫对流耦合细节
      1. 对流单元只能是壳体单元、梁单元 (截面积>0) 或集中质量 (集中质量的面积用负质量定义);
      2. 流体单元只能是具有 TMG 流体性质的梁单元;
      3. 各种关系式的数值格式可在 TMG 用户指南中找到;
      4. 利用强迫对流表单可以增加内置传热系数计算。

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自然对流
      与受迫对流相同,TMG 可以自动计算从固体模型到流体的自然对流换热系数。TMG 提供了两种模拟自然对流的方法:
      1. 选择 Convect to Ambient (向环境对流) 选项,环境条件在 Ambient Condition 中指定;
      2. 创建一个管道流动网络 (没有风扇),利用它建立耦合。这种方法推荐在 "Chimney Effects" (烟筒效应) 问题中使用。
 
创建自然对流耦合
      创建自然对流耦合的步骤是:
      1. 选择 Free Convection (自然对流);
      2. 输入实体名,点击 Create;
      3. 选择对流单元 (如壳体单元);
      4. 选择流体梁单元或 Convect to Ambient (向环境对流) 选项;
      5. 选择对流关系式类型;
      6. 完成自然对流设置表单。 
 
设置自然对流参数
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自然对流耦合细节
      1. 对流单元只能是壳体单元、梁单元 (截面积>0) 或集中质量 (集中质量的面积用负质量定义);
      2. 流体单元只能是具有 TMG 流体性质的梁单元;
      3. Characeristict Shape (特征形状) 定义对流传热的表面:
        ? 在管道流动网络已经定义的情况,选用 Convecting Elements (对流单元);
        ? 但使用 Element Label (单元编号) 选项时,创建一个 "哑" ("dummy") 单元。
      4. 有关自然对流表单的所有细节,可以从在线帮助库中找到。
 
设置自然对流特性
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设置环境条件
      在向环境对流的情况下,需要设置环境条件:
      1. 输入环境压力;
      2. 输入环境温度;
      3. 选择周围环境的材料;
      4. 设置重力矢量。
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