FloEFD 參數研究（Parametric Study）指南 (EFD.Lab V9.1) – 簡易彈簧閥
Matt Milne, Mentor Graphics, Mechanical Analysis Division 31st March 2009
介紹
本指南旨在仿真水流通過簡易彈簧閥，一個與室內散熱器閥尺寸和外形類似的閥門來介紹FloEFD 參數研究能力。組件中閥門位置通過匹配距離定義。液體通過閥門組件底部的入口處流入，經旁側的出口處流出。推動閥門打開的流體壓力與一個彈簧相對立，彈簧的作用在于推動閥門關閉。
組件包含彈簧零件只是為了說明組件結構不包含機械分析。另外，彈簧的作用在參數研究中通過線性彈簧等式模擬：
FS=kx (Eq.1)
等式中：
FS =彈簧彈力
k=彈簧常量
x=彈簧壓縮距離
說明：本指南僅為介紹FloEFD 參數研究能力，所以指南中所用到的流動案例過于簡單，也許并不能代表真實的閥門。但是，指南中描述的流程卻可以應用于類似的簡單或者復雜的問題上。
問題描述
Q1. 在何種位置時閥門所受彈簧壓力和流體壓力）處于平衡？
Q2. 當閥門處于該位置時，體積流率是什么？
假定閥門中對應彈簧的流動力根據線性彈簧等式Eq.1.變化。對應流體的流動力，FF ，根據一個未知的函數變化，比如：
FF=f(x) (Eq.2)
現在的問題是找到Eq.1 和Eq.2（圖1）系列同步等式的數學解。
通過手動插值的方法創建系列結構和獲取大范圍內閥門位置的流動解決方案都可以靈活地解決問題。然而，對于大多數實際問題，手動方法顯得沉悶并且過于耗費人工。相反，使用FloEFD 的參數研究能力可自動完成項目。
指南
1. 打開parametric_study/valve_assembly01.sldasm
2. 設置body01 透明，注釋閥門結構。重新設置body01 固體。
3. 使用Front Plane 創建剖面圖，顯示組件內部。
4. 在Feature Manager 中擴大匹配。右擊Distance1，選擇Edit Feature。
注意，匹配定義為兩平面間的距離，一平面為閥體另一為閥桿。
退出匹配定義，不需要保存任何修改。
5. 注意，在入口和出口已經分別創建了LID1和LID2。依次右擊這兩個元件并選擇Show components。
6. 選擇Flow Analysis，點擊Wizard。創建一個新的結構命名為param01，輸入評論“Simplespring valve demo – parametric study”（簡易彈簧閥演示 – 參數研究）。點擊 Next。
7. 選擇SI 單位系統. 在Main 中設置Temperature 單位為Celsius (攝氏)。在Loads & Motion中設置Volume flow rate 單位為Milliliter/second(cm^3/s) (毫升/秒)。點擊Next。
8. 保留Analysis Type 選項的默認設置（Internal, Exclude cavities without flow conditions,Reference axis = X）。點擊Next。
9. 設置Water 為默認流體，點擊Next。
10. 再次點擊Next，接受默認Wall Conditions 設置。
11. 再次點擊Next，接受默認Initial Conditions 設置。
12. 設置Result resolution slider bar 為4， 點擊Finish， 完成Wizard。
13. 注意，FloEFD 圍繞整個模型自動創建計算域。所以，當模型對稱，平面Z=0 后，我們可以利用對稱特性減少計算量。
選擇FloEFD analysis tree, 右擊Computational Domain, 選擇Edit Definition… 在Siz
在Boundary Condition 欄設置Symmetry boundary condition(對稱邊界條件) 為Z Max。
點擊OK，退出并最后隱藏計算域（右擊Computational Domain，選擇Hide）。
14. 在LID1 選擇入口面，右擊Boundary Conditions ， 選擇Insert Boundary Condition…設置Static Pressure(靜壓 力)為101825 Pa，點擊OK。
15. 在LID2 選擇出口面，右擊Boundary Conditions ， 選擇Insert Boundary Condition…設置Environment Pressure為默認條件，點擊OK。
16. 右擊Goals，選擇Insert Global Goals…創建全局目標為Min & Av Static
Pressure 和Av & Max Velocity。點擊OK，創建目標。
17. 選擇Static Pressure 1 入口邊界條件，然后右擊Goals 并選擇Insert Surface Goals…創建一個Volume Flow Rate 目標，點擊OK。
18. 右擊Goals，選擇Insert Surface Goals…從Feature Manager 中選擇整個valve01 元件。
點擊Filter Faces, 選擇Remove faces out ofcomputational domain （移除不在計算域中的面），點擊Filter（這一步驟將不包含在計算域中的面，即閥桿頂端的面移除）。
為Y 軸創建一個目標 – Component of Force，點擊OK。
19. 菜單欄選擇Flow Analysis, Insert, LocalInitial Mesh…
按住Ctrl 健，選擇body01 內的斜面、閥門的斜面、閥門頂端面和閥桿面。
不要選擇Automatic setting box。在Solid/FluidInterface 欄設置所有slider bar (滑動條)為0。
在Refining Cells 欄選擇Refine all cells box，設置slider bar (滑動條)為3。
在Narrow Channels 欄選擇Enable narrow channels refinement box。設置Characteristic number of cells across a narrow channel 為5，移動Narrow channels refinement level slider bar 到4。
點擊OK，接受所有設置。
20. 菜單欄選擇Flow Analysis, Tools,Parametric Study， 打開參數研究窗口。設置參數類型為Dimension，點擊Next。
21. 在Feature Manager 中，擴展Mates（匹配），選擇Distance1 mate。設置parameter minimum 和maximum dimensions (最小化和最大化參數尺寸)分別為 1mm 和10mm （當輸入mm 時，FloEFD自動將單位轉化為m）。點擊Next。
22. 在FloEFD Analysis tree 中選擇SGY – Component of Force 1 goal 作為參數研究的目標。點擊Next。
23. 設置Dependency type 為Formula。
在Parameter definition formula box 中，我們需要定義彈簧等式，比如，彈簧彈力， FS=kx
k=彈簧常量
x=彈簧壓縮距離
通過在Parameter definition formula box中輸入5★可以將彈簧等式輸入，點擊Add。
輸入等式：5★D1 Distance valve_assembly01.Assembly 點擊Next。
24. 設置Study convergence criterion 為 0.001N ， Maximum number of calculations 為10。
選擇每一個新計算欄的Create a new configuration（創建一個新的結構）。選擇Create a new configuration 才能保存研究的每一位置的結果，否則只保留了最后的結果。
點擊Next。
25. 使用Summary table 窗口保證所有的信息正確無誤地輸入，然后點擊Run，開始運行參數研究。
26. 在研究項目運行時，在Parametric Study 窗口顯示結果匯總。研究中的任何一個位置均可對應打開一個新的求解窗口，這個新的求解窗口與一般的獨立FloEFD 計算功能一致。
27. 當運行完成后，summary results 窗口會顯示提示，當閥門大致打開4.9mm 時，parameter study 收斂，這是閥門流體壓力和在第23 步驟通過彈簧等式定義的彈簧彈力平衡的位置。每一位置的parameter study 結果顯示于圖2。點擊Cancel 關閉Parameter Study 窗口。圖2 – Parametric Study 結果
結果
按照一般的方法使用Configuration Manager 可以選擇保存的結構(詳見步驟24)，并可以按照處理一般的獨立FloEFD 計算的方法，載入或進行后處理這些結果（圖3）。
圖3 – 模型速度曲線切面
在Configuration Manager 中確認選擇了命名為”dimension = 0.00492943”的最后結構。使用Load/Unload 鍵載入這個結果。
在FloEFD 結果樹中，右擊Goal，選擇Insert…點擊Add All，OK，創建目標的Excel 表。
檢查匯總表, 核實結構的體積流率大致為57cm3/s (圖4)。指南結束。
FloEFD資料下載: FloEFD參數研究指南.pdf
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