本书是一本介绍计算流体动力学软件FloEFD软件功能和应用方法的指导性教材,基于FloEFD14.1版本进行撰写。本书主要内容可以分为两个部分。第1部分内容系统地介绍了FloEFD的几何模型准备、建立仿真模型、网格划分、求解计算、结果处理和仿真优化。对于上述内容中涉及的计算流体动力学、传热学和流体力学等学科的基础理论,本书都用相当篇幅简明、扼要地进行了介绍。第2部分内容以FloEFD行业应用实例为主,其中包括:LED工矿灯热仿真实例、LED射灯热仿真实例、卤素车灯热仿真实例和汽车空调箱线性度仿真。行业应用实例以背景介绍为起始,通过详细的说明与详尽的操作步骤,使读者在了解FloEFD软件功能的同时,进而逐步掌握如何利用FloEFD进行流体流动与传热数值仿真分析的基本方法和技巧。
本书有两位主要作者均使用CFD仿真软件多年,熟悉流动和传热仿真的特点,并且在学校的专业也涉及流体力学和传热学等学科。其中李波供职于FloEFD软件的原厂商,可以接触到为丰富和深入的FloEFD软件资料,同时也保障了书籍的性。于此同时,也会邀请上海小糸车灯有限公司、飞利浦(上海)照明研发中心、泛亚汽车车技术中心工程师共同参与撰写实力仿真的内容。这些工程师都在本行业从事多年,同样具有非常丰富的仿真分析经验,定能使广大读者收获颇丰。
李波,男,生于1982年9月,同济大学建筑环境与设备工程学士,上海理工大学工程热物理硕士,在校期间主要研究方向为电子设备冷却技术。曾就职于台达电子企业管理(上海)有限公司,从事电力设备和新能源产品的热设计、测试和研究。现为Mentor Graphics明导(上海)电子科技有限公司博学应用工程师,负责电子设备热设计、热仿真技术的应用、推广和培训等相关工作。曾出版《FloTHERM软件基础与应用实例》和《笑谈热设计》等书。
陈文鑫,男,2002年毕业于东南大学电子设备结构设计专业,并在其后的工作中取得上海交通大学热能工程专业工程硕士学位。自2002年起的十余年,一直从事电子产品及数据中心的热管理相关工作,包括散热设计、热性能评估、测试、仿真优化等。曾就职于台达、Intel、IBM等多家国际知名公司,目前任热领(上海)科技有限公司高级技术咨询顾问,负责电子产品热管理和数据中心环境优化、节能项目的咨询工作。曾参与撰写《FloTHERM 软件基础与应用实例》,并在学术期刊内发表过多篇电子产品热管理和数据中心节能方面的论文。电子邮箱:Single_Chen@Thermanager.com
前言
第1 章 计算流体动力学概论
1. 1 计算流体动力学的基本概念
1. 2 计算流体动力学的优点
1. 3 计算流体动力学的发展过程
1. 4 计算流体动力学的应用领域
1. 5 计算流体动力学商业软件介绍
第2 章 FloEFD 软件介绍
2. 1 FloEFD 的工程应用背景
2. 2 FloEFD 研发背景和历史
2. 3 FloEFD 的特点和优势
2. 4 FloEFD 项目文件夹的文件结构
2. 5 FloEFD 软件安装和许可证配置
2. 5. 1 FloEFD 支持的操作系统和计算机硬件配置
2. 5. 2 FloEFD 14. 1 软件的安装
2. 5. 3 许可证管理器的安装
2. 5. 4 FloEFD 14. 1 单机版或网络浮动版服务器许可证的安装
2. 5. 5 FloEFD 14. 1 网络浮动版客户端许可证的获取
第3 章 几何模型准备
3. 1 背景
3. 2 FloEFD 仿真模型数据要求
3. 3 原始 MCAD 数据准备
3. 4 中间格式 MCAD 数据准备
3. 5 模型检查 (Check Geometry) 功能应用
3. 6 小结
第4 章 仿真分析基础
4. 1 向导设置
4. 2 计算域
4. 2. 1 背景
4. 2. 2 FloEFD 中计算域设置
4. 3 边界条件
4. 3. 1 背景
4. 3. 2 FloEFD 中边界条件设置
4. 3. 3 FloEFD 中边界条件设置实例
4. 4 流体子域
4. 4. 1 背景
4. 4. 2 FloEFD 中流体子域设置
4. 5 多孔介质
4. 5. 1 背景
4. 5. 2 工程数据库多孔介质
4. 5. 3 多孔介质设置
4. 6 辐射面
4. 6. 1 背景
4. 6. 2 工程数据库的辐射面
4. 6. 3 辐射面设置
4. 7 辐射源
4. 7. 1 背景
4. 7. 2 辐射源设置
4. 7. 3 辐射源设置实例
4. 8 固体材料
4. 8. 1 背景
4. 8. 2 工程数据库固体材料
4. 8. 3 固体材料设置
4. 9 目标
4. 9. 1 背景
4. 9. 2 目标设置
4. 9. 3 其他
4. 10 热源
4. 10. 1 表面热源
4. 10. 2 体积热源
4. 10. 3 体积热源设置实例
第5 章 元件简化模型
5. 1 风扇
5. 1. 1 背景
5. 1. 2 工程数据库风扇
5. 1. 3 风扇模型
5. 1. 4 轴流风扇建模实例
5. 2 接触热阻
5. 2. 1 背景
5. 2. 2 工程数据库接触热阻
5. 2. 3 接触热阻模型
5. 2. 4 接触热阻建模实例
5. 3 风扇散热器
5. 3. 1 背景
5. 3. 2 散热器工程数据库
5. 3. 3 风扇散热器模型
5. 4 热电制冷器
5. 4. 1 背景
5. 4. 2 热电制冷器工程数据库
5. 4. 3 热电制冷器模型
5. 4. 4 热电制冷器建模实例
5. 5 打孔板
5. 5. 1 背景
5. 5. 2 打孔板工程数据库
5. 5. 3 打孔板模型
5. 5. 4 打孔板建模实例
5. 6 热连接
5. 6. 1 背景
5. 6. 2 热连接模型
第6 章 网格基础与操作
6. 1 CFD 软件网格简介
6. 2 FloEFD 网格基础
6. 3 FloEFD 网格设置
6. 3. 1 自动网格设置
6. 3. 2 手动网格设置
6. 3. 3 局部初始网格设置
6. 3. 4 自适应网格设置
6. 4 小结
第7 章 求解计算和监控
7. 1 计算控制选项
7. 2 运行计算设置
7. 3 求解计算窗口
第8 章 结果后处理和操作
8. 1 网格显示
8. 2 切面云图
8. 3 表面云图
8. 4 等值面云图
8. 5 流动迹线
8. 6 粒子研究
8. 7 点参数
8. 8 表面参数
8. 9 体积参数
8. 10 XY 图
8. 11 目标图
8. 12 报告
第9 章 参数化研究
9. 1 参数化研究介绍
9. 1. 1 参数化研究的作用
9. 1. 2 参数化研究界面
9. 1. 3 参数化研究使用流程
9. 2 方案评估 (What If)
9. 3 目标优化 (Goal Optimization)
9. 4 参数化研究实例
9. 4. 1 方案评估实例
9. 4. 2 目标优化实例
第10 章 FloEFD 软件模块
10. 1 Electronics Cooling 模块
10. 1. 1 介绍
10. 1. 2 焦耳发热
10. 1. 3 元件简化模型
10. 1. 4 电子行业数据库
10. 2 LED 模块
10. 2. 1 介绍
10. 2. 2 仿真功能
10. 2. 3 元件简化模型
10. 2. 4 LED 行业数据库
10. 3 HVAC 模块
10. 3. 1 介绍
10. 3. 2 仿真功能
10. 3. 3 舒适性结果参数
10. 3. 4 HVAC 行业数据库
10. 4 Advanced 模块
10. 4. 1 介绍
10. 4. 2 仿真功能
第11 章 LED 工矿灯热仿真实例
11. 1 LED 工矿灯背景
11. 2 LED 工矿灯热设计目标
11. 3 LED 工矿灯冷却架构
11. 4 LED 工矿灯热仿真
11. 4. 1 建立模型
11. 4. 2 求解计算
11. 4. 3 仿真结果分析
11. 5 小结
第12 章 LED 射灯热仿真实例
12. 1 LED 射灯背景
12. 2 LED 射灯热设计目标
12. 3 LED 射灯冷却架构
12. 4 LED 射灯热仿真
12. 4. 1 建立模型
12. 4. 2 求解计算
12. 4. 3 仿真结果分析
12. 4. 4 优化设计
12. 5 小结
第13 章 卤素车灯热仿真实例
13. 1 车灯背景
13. 2 车灯热设计目标
13. 3 卤素车灯热交换架构
13. 3. 1 热辐射背景
13. 3. 2 卤素车灯热交换
13. 4 卤素车灯热仿真
13. 4. 1 建立模型
13. 4. 2 求解计算
13. 4. 3 仿真结果分析
13. 5 小结
第14 章 汽车空调箱线性度仿真
14. 1 汽车空调箱背景及简介
14. 2 汽车空调箱温度控制线性度设计目标
14. 3 汽车空调箱温度控制线性度设计关键参数
14. 4 汽车空调箱温度控制线性度仿真实例
14. 4. 1 汽车空调箱温度控制线性度仿真背景
14. 4. 2 加热器热和流动特性仿真
14. 4. 3 空调箱线性度仿真
14. 5 小结
参考文献