本書是一本介紹計算流體動力學軟件FloEFD軟件功能和應用方法的指導性教材,基于FloEFD14.1版本進行撰寫。本書主要內容可以分為兩個部分。第1部分內容系統地介紹了FloEFD的幾何模型準備、建立仿真模型、網格劃分、求解計算、結果處理和仿真優化。對于上述內容中涉及的計算流體動力學、傳熱學和流體力學等學科的基礎理論,本書都用相當篇幅簡明、扼要地進行了介紹。第2部分內容以FloEFD行業應用實例為主,其中包括:LED工礦燈熱仿真實例、LED射燈熱仿真實例、鹵素車燈熱仿真實例和汽車空調箱線性度仿真。行業應用實例以背景介紹為起始,通過詳細的說明與詳盡的操作步驟,使讀者在了解FloEFD軟件功能的同時,進而逐步掌握如何利用FloEFD進行流體流動與傳熱數值仿真分析的基本方法和技巧。
本書有兩位主要作者均使用CFD仿真軟件多年,熟悉流動和傳熱仿真的特點,并且在學校的專業也涉及流體力學和傳熱學等學科。其中李波供職于FloEFD軟件的原廠商,可以接觸到為豐富和深入的FloEFD軟件資料,同時也保障了書籍的性。于此同時,也會邀請上海小糸車燈有限公司、飛利浦(上海)照明研發中心、泛亞汽車車技術中心工程師共同參與撰寫實力仿真的內容。這些工程師都在本行業從事多年,同樣具有非常豐富的仿真分析經驗,定能使廣大讀者收獲頗豐。
李波,男,生于1982年9月,同濟大學建筑環境與設備工程學士,上海理工大學工程熱物理碩士,在校期間主要研究方向為電子設備冷卻技術。曾就職于臺達電子企業管理(上海)有限公司,從事電力設備和新能源產品的熱設計、測試和研究。現為Mentor Graphics明導(上海)電子科技有限公司博學應用工程師,負責電子設備熱設計、熱仿真技術的應用、推廣和培訓等相關工作。曾出版《FloTHERM軟件基礎與應用實例》和《笑談熱設計》等書。
陳文鑫,男,2002年畢業于東南大學電子設備結構設計專業,并在其后的工作中取得上海交通大學熱能工程專業工程碩士學位。自2002年起的十余年,一直從事電子產品及數據中心的熱管理相關工作,包括散熱設計、熱性能評估、測試、仿真優化等。曾就職于臺達、Intel、IBM等多家國際知名公司,目前任熱領(上海)科技有限公司高級技術咨詢顧問,負責電子產品熱管理和數據中心環境優化、節能項目的咨詢工作。曾參與撰寫《FloTHERM 軟件基礎與應用實例》,并在學術期刊內發表過多篇電子產品熱管理和數據中心節能方面的論文。電子郵箱:Single_Chen@Thermanager.com
前言
第1 章 計算流體動力學概論
1. 1 計算流體動力學的基本概念
1. 2 計算流體動力學的優點
1. 3 計算流體動力學的發展過程
1. 4 計算流體動力學的應用領域
1. 5 計算流體動力學商業軟件介紹
第2 章 FloEFD 軟件介紹
2. 1 FloEFD 的工程應用背景
2. 2 FloEFD 研發背景和歷史
2. 3 FloEFD 的特點和優勢
2. 4 FloEFD 項目文件夾的文件結構
2. 5 FloEFD 軟件安裝和許可證配置
2. 5. 1 FloEFD 支持的操作系統和計算機硬件配置
2. 5. 2 FloEFD 14. 1 軟件的安裝
2. 5. 3 許可證管理器的安裝
2. 5. 4 FloEFD 14. 1 單機版或網絡浮動版服務器許可證的安裝
2. 5. 5 FloEFD 14. 1 網絡浮動版客戶端許可證的獲取
第3 章 幾何模型準備
3. 1 背景
3. 2 FloEFD 仿真模型數據要求
3. 3 原始 MCAD 數據準備
3. 4 中間格式 MCAD 數據準備
3. 5 模型檢查 (Check Geometry) 功能應用
3. 6 小結
第4 章 仿真分析基礎
4. 1 向導設置
4. 2 計算域
4. 2. 1 背景
4. 2. 2 FloEFD 中計算域設置
4. 3 邊界條件
4. 3. 1 背景
4. 3. 2 FloEFD 中邊界條件設置
4. 3. 3 FloEFD 中邊界條件設置實例
4. 4 流體子域
4. 4. 1 背景
4. 4. 2 FloEFD 中流體子域設置
4. 5 多孔介質
4. 5. 1 背景
4. 5. 2 工程數據庫多孔介質
4. 5. 3 多孔介質設置
4. 6 輻射面
4. 6. 1 背景
4. 6. 2 工程數據庫的輻射面
4. 6. 3 輻射面設置
4. 7 輻射源
4. 7. 1 背景
4. 7. 2 輻射源設置
4. 7. 3 輻射源設置實例
4. 8 固體材料
4. 8. 1 背景
4. 8. 2 工程數據庫固體材料
4. 8. 3 固體材料設置
4. 9 目標
4. 9. 1 背景
4. 9. 2 目標設置
4. 9. 3 其他
4. 10 熱源
4. 10. 1 表面熱源
4. 10. 2 體積熱源
4. 10. 3 體積熱源設置實例
第5 章 元件簡化模型
5. 1 風扇
5. 1. 1 背景
5. 1. 2 工程數據庫風扇
5. 1. 3 風扇模型
5. 1. 4 軸流風扇建模實例
5. 2 接觸熱阻
5. 2. 1 背景
5. 2. 2 工程數據庫接觸熱阻
5. 2. 3 接觸熱阻模型
5. 2. 4 接觸熱阻建模實例
5. 3 風扇散熱器
5. 3. 1 背景
5. 3. 2 散熱器工程數據庫
5. 3. 3 風扇散熱器模型
5. 4 熱電制冷器
5. 4. 1 背景
5. 4. 2 熱電制冷器工程數據庫
5. 4. 3 熱電制冷器模型
5. 4. 4 熱電制冷器建模實例
5. 5 打孔板
5. 5. 1 背景
5. 5. 2 打孔板工程數據庫
5. 5. 3 打孔板模型
5. 5. 4 打孔板建模實例
5. 6 熱連接
5. 6. 1 背景
5. 6. 2 熱連接模型
第6 章 網格基礎與操作
6. 1 CFD 軟件網格簡介
6. 2 FloEFD 網格基礎
6. 3 FloEFD 網格設置
6. 3. 1 自動網格設置
6. 3. 2 手動網格設置
6. 3. 3 局部初始網格設置
6. 3. 4 自適應網格設置
6. 4 小結
第7 章 求解計算和監控
7. 1 計算控制選項
7. 2 運行計算設置
7. 3 求解計算窗口
第8 章 結果后處理和操作
8. 1 網格顯示
8. 2 切面云圖
8. 3 表面云圖
8. 4 等值面云圖
8. 5 流動跡線
8. 6 粒子研究
8. 7 點參數
8. 8 表面參數
8. 9 體積參數
8. 10 XY 圖
8. 11 目標圖
8. 12 報告
第9 章 參數化研究
9. 1 參數化研究介紹
9. 1. 1 參數化研究的作用
9. 1. 2 參數化研究界面
9. 1. 3 參數化研究使用流程
9. 2 方案評估 (What If)
9. 3 目標優化 (Goal Optimization)
9. 4 參數化研究實例
9. 4. 1 方案評估實例
9. 4. 2 目標優化實例
第10 章 FloEFD 軟件模塊
10. 1 Electronics Cooling 模塊
10. 1. 1 介紹
10. 1. 2 焦耳發熱
10. 1. 3 元件簡化模型
10. 1. 4 電子行業數據庫
10. 2 LED 模塊
10. 2. 1 介紹
10. 2. 2 仿真功能
10. 2. 3 元件簡化模型
10. 2. 4 LED 行業數據庫
10. 3 HVAC 模塊
10. 3. 1 介紹
10. 3. 2 仿真功能
10. 3. 3 舒適性結果參數
10. 3. 4 HVAC 行業數據庫
10. 4 Advanced 模塊
10. 4. 1 介紹
10. 4. 2 仿真功能
第11 章 LED 工礦燈熱仿真實例
11. 1 LED 工礦燈背景
11. 2 LED 工礦燈熱設計目標
11. 3 LED 工礦燈冷卻架構
11. 4 LED 工礦燈熱仿真
11. 4. 1 建立模型
11. 4. 2 求解計算
11. 4. 3 仿真結果分析
11. 5 小結
第12 章 LED 射燈熱仿真實例
12. 1 LED 射燈背景
12. 2 LED 射燈熱設計目標
12. 3 LED 射燈冷卻架構
12. 4 LED 射燈熱仿真
12. 4. 1 建立模型
12. 4. 2 求解計算
12. 4. 3 仿真結果分析
12. 4. 4 優化設計
12. 5 小結
第13 章 鹵素車燈熱仿真實例
13. 1 車燈背景
13. 2 車燈熱設計目標
13. 3 鹵素車燈熱交換架構
13. 3. 1 熱輻射背景
13. 3. 2 鹵素車燈熱交換
13. 4 鹵素車燈熱仿真
13. 4. 1 建立模型
13. 4. 2 求解計算
13. 4. 3 仿真結果分析
13. 5 小結
第14 章 汽車空調箱線性度仿真
14. 1 汽車空調箱背景及簡介
14. 2 汽車空調箱溫度控制線性度設計目標
14. 3 汽車空調箱溫度控制線性度設計關鍵參數
14. 4 汽車空調箱溫度控制線性度仿真實例
14. 4. 1 汽車空調箱溫度控制線性度仿真背景
14. 4. 2 加熱器熱和流動特性仿真
14. 4. 3 空調箱線性度仿真
14. 5 小結
參考文獻