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第一阶段:多孔介质

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第一阶段:多孔介质在这个教程中,我们分析汽车排气管某一管段的流动,这个排气流动受到两个用于将有害一氧化碳转变成二氧化碳的多孔介质阻碍。当设计汽车的催化转化器时,工程师要在最大化催化器内部表面的同时尽量减小催化器的排气阻力与排气和表面接触持续时间两者之间寻求最佳点。因此,排出气流质量流量在整个催化器截面上更为均匀的分布有助于它的使用性。EFD.Pro中多孔介质的可以仿真每一种催化器,允许你对催化器所占据的空间以分布式的阻力进行仿真,而不是对催化剂内所有独立通道进行分别仿真,因为这种方式是不符合实际情况甚至是不可能存在的。在这个EFD....

第一阶段:多孔介质
在这个教程中,我们分析汽车排气管某一管段的流动,这个排气流动受到两个用于将有害一氧化碳转变成二氧化碳的多孔介质阻碍。当设计汽车的催化转化器时, 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师要在最大化催化器内部 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面的同时尽量减小催化器的排气阻力与排气和表面接触持续时间两者之间寻求最佳点。因此,排出气流质量流量在整个催化器截面上更为均匀的分布有助于它的使用性。EFD.Pro中多孔介质的可以仿真每一种催化器,允许你对催化器所占据的空间以分布式的阻力进行仿真,而不是对催化剂内所有独立通道进行分别仿真,因为这种方式是不符合实际情况甚至是不可能存在的。在这个EFD.Pro教程例子中我们考虑了催化剂多孔介质渗透类型(对于流动方向上等向性或非等向性的阻力)对整个催化器截面上排出气体质量流量的影响。我们会观察到在排气后部的流动迹线分布比模型的入口处和穿过多孔介质时来的均匀。此外,依据流体速度对流动迹线赋予颜色,排出流体在多孔催化剂中的阻力可以得到估计,从催化器的效率而言这一点也是很重要的。1.点击FlowAnalysis,Project,Wizard。如果已经在向导状态,直接选Createnew以便创建一个新的assembly并且命名为ISOTROPIC。LUT4JMUA40&M1F"广Uu-aivtfCuw^cf^ij^I^TAL^rCinww#!打开模型复制FirstSteps-PorousMedia文件夹进入到你的工作目录,此外由于EFD.pro在运行时会对其输入的数据进行存储,所以必须确保文件处于非只读状态。运行EFD.Pro。点击File,Open。在FileOpen对话框,浏览locatedintheFirstSteps-PorousMedia文件夹并且找到catalyst.asmassembly点击Open(或者双击这个assembly)。创建EFD.Pro项目这个项目向导会指导你一步一步完成整个项目的特性定义。除了其中两步(定义项目TOC\o"1-5"\h\z流体和默认固体),其他的每一步都是预先的定义值,所以你可以接受这些默认值(跳过这一步可以直接点击Next)或者进行相应的修改。这些预先设定的值是:单位系统-SI,分析类型-内部,无附加的物理特性,壁面状况-绝热壁面,初始条件-压力-1atm,温度-293.2K,结果和几何求解-level3,对于这个项目所有的这些设置都是合适的,我们所要做的仅仅是将空气作为项目的流体。为了避免经过每一个向导截面,我们将使用Navigator面板,它可以使我们快速的访问向导页。2.点击右侧的箭头。3.在Navigator面板,点击Fluids。jrlnrHE十|CM皆劭打开Gases文件夹,接着点击Add。点击Air,点击由于我们没有必要更改其他的特性,所以我们可以通过Navigator面板上的Finish来关闭向导。你可以在任何时候点击完成,但如果你想在没有定义完所有必须定义的特性(诸如项目流体)之前关闭向导,这个向导将不能关闭并且在这个未做定义的向导页会出现一个感叹图标亟.现在EFD.Pro利用赋值数据的方式创建了一个新的例子。图标并且选择Hide来隐藏计在EFD.Pro分析树,右击ComputationalDomain算域黑色线框。定义边界条件在EFD.Pro分析树,右击BoundaryConditions图标并选择InsertBoundaryiRnundaru.Gq日1$Im箱itBoundaiyCondiion..rJ色ImpUData口ComputationalDomain2.如图显示选择入口盖子的内表面。3.选择Flowopenings和InletVelocityHhuhImpIiMdAm4.在Settings页,设定Velocitynormaltoface为10m/s。DahrAvi勺aHngi|□3(点击OK。厂CiWr 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 已经在Pre-Defined文件夹下的EngineeringDatabase中得到了定义。你可以跳过这个多孔介质材料的定义,从工程数据中直接选择预定义"Isotropic"材料,以后创建多孔介质的特性。1.2.3.点击FlowAnalysis在DatabasetreeTools,EngineeringDatabase选择PorousMedia,UserDefined点击工具栏上的NewItem—o这个空白Item*»hCi击+Gl匚onteclThEindREsi^an:*■+釈Cuslcm+©HimI5卄怎+?氏PodojbMedarflPi.gWud产U^OelrwdProperties页出现。双击空白格去设定相应的特性值。命名这个新的多孔介质为Isotropic。在Comment,点击…按钮并且输入对这个多孔介质的注释。这个Comment特性是可选择的,你也可以不做任何注释。设定这个介质的Porosity为0.5。首先让我们分析一下Isotropic渗透性,也就是在介质内部其渗透性和方向无关。之后,作为一个选择,我们可以分析一下Unidirectional渗透性,也就是这个介质仅仅在某一个方向上具有渗透性。对Permeabilitytype选择Isotropic。选择Pressuredrop,Flowrate,Dimensions作为Resistaneecalculationformula。对于我们的介质,我们选择对流体为PressureDrop,Flowrate,Dimensions的介质阻力,举例,定义多孔介质的阻力为-1),这里右侧的参数根据平行六面体多孔介质测试得出,在选择样品的方向上其中S是截面的面积而L是长度,由于在这一方向上进出口的压力差所产生的通过样品的质量流量等于m。在这个项目中我们指定m2,L=0.1m.因此,卩2()Pci在珂刀仪*f卩=(%在m=0kg/s),S=0.01k=200s-1。已知的催化剂S和L输入到模型中和流过它的m,你可以通过P―防加丄讥大致的估计出在催化剂模型中压力的损失。从Pressuredropvs.flowrate选择MassFlowRate。转换到TablesandCurves页。11.如图所示在Property量流量之间的线性关系。12.返回到ItemProperties13.设定Length为0.1 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 定义压降和质页。m并且Area为IflFdCHw|0.01m2。MaeifcwF*wiiLnEih瞰DPaDMMA131阳—点击Save■。点击File,Exit退出数据库现在我们将应用定义的多孔介质到仿真模型中。iPrewjjie^lkipv?MawFlawRateLurgih0.1mAie-aQ01|m"2U»edhlfihOh尊希遜ity□He^loonduclivilydpoioustnaliiri□if-JLlLHlErPfir口MM.nnHr£?KM.rcr,£?KN_Fn3il6.点击OK完成多孔介质的定义并且退出PorousMedium对话框。多孔介质仅仅应用于EFD.Pro不能将其作为固体处理的元件。通常情况下,分析一个不是固体属性区域的元件,你需要在ComponentControl对话框中关闭元件。当你通过创建PorousMedium特性对一个元件设定为多孔介质,这个元件会自动的关闭,所以我们不需要手动的关闭它们。定义多孔介质-等向类型点击FlowAnalysis,Insert,PorousMedium。在模型树中选择两个MONOLITH元件。从EngineeringDatabase点击Browse去选择多孔介质。选择PorousMedia,UserDefined的Isotropic项。为了获取模型进出口额压降我们要设定一个EquationGoal。在完成这一设定之前,我们先要定义相应的SurfaceGoals点击OK返回到PorousMedium框。定义表面目标1.右击Goals图标并且选择InsertSurface□Goals。零PorousMeda^^1Piorous;Medium1禅GoalsRasiInsertGlobdGoah..InsertPointGoah…InsertSurfaceGoals..InsertVain™Goak.屹I在EFD.Pro分析树中,点击InletVelocity1项选择入口盖子的内表面。在Parameter表勾选TotalPressure中的Fr*>gM4Whtr3IfrGwt■SuIacb-GiuIl%5*:占[1M1FHlTdW•^rsv.Fv^lfiXlJPViLcLMAv。4.接受选择UseforConv。作为收敛控制的目标。点击Inlet。点击0K新的SGInletAvTotalPressure1tieEuUhJI勺*rHeteLTI*«■口pwrifiiiuigfl"'■\4iwFkMgriMT^MJUk3FialDMG'M-ttiFkwR^i□□□目标出现。X•Jr^r■■岀曽4r>YOiVWXftZSwE口□□■■□■Hdq口卫□□Unoou口Hmus但*|?5lr*r:Pw*iwr.磴|2||HjniM-|7.右击Goals图标并且选择InsertSurfaceGoals。点击StaticPressure出口盖子的内表面。在TotalPressure表勾选Av。1项选择选择b-»昭*行Parameter1rA商kiirdir?西.rw-Mb-xri|y|曰■小他吃店al*to*憑3C1#b仙卜站rE略軒IMVf4rEMktflKAFt口riwrwuuaHam"i^tnvFtoHKchi10.接受选择UseforConv作为控制收2SwE■/□Jd敛的目标。|FFi■:U.*iwri~IM|A|I点击Outlet。点击OK新SGOutletAvTotalPressure1目标出现。定义方程目标方程目标是通过一个通过存在的目标和/或输入数据条件来定义的目标。在计算期间这个目标可以被看作是方程目标,另外可以和其它目标一样显示结果。你可以使用很多变量来定义的目标,可以是其他的方程目标(当然随其它方程目标变化的目标不在其中)和定义项目输入数据特征的数据参数等。你也可以用常数来定义方程目标。1.右击Goals图标并且选择InsertEquationGoalI-2.在EFD.Pro分析树,选择SGInletAvTotalllnseitGlobdGiMfc...Imai:PointGoaIsl..InseiitSurfaceGoals...InsertVolumeGoals..Pressure1目标。它出现在Expression框。InsefitEqualionGoal.DeleteAll3.点击calculator的minus(―)按钮。4.在EFD.Pro分析树中选择SGOutletAvTotalPressure1目标。设定方程目标你可以仅仅使用定义的目标(包括以前定义的方程目标),输入数据条件参数和常数。如果常数表示一些物理参数(举例长度,面积等)确定使用了项目单位系统。EFD.Pro中对于定义的常数没有相应的物理意义信息,所以你需要定义显示的维数。保持Dimensionality列表中的默认Pressure&Stress。点击0K。新的EquationGoal1项出现在树中。求解点击FlowAnalysis,Solve,Run。点击Run。在计算完成之后,关闭Monitor对话框。观察目标1.右击Results中的Goals图标并且选择Insert。.|VelumsPaumetHi2.在Goals对话框中选择EquationGoal1Insert...3.点击OK。一个具有目标结果的Excel电子表格会打开。第一个表格将包含目标最终值。你可以看到总压降大约为123Pa。IMp.lM•l.j.官■!*严y・ipL]jUfc*・!(:•■*■•*£•kxEl奶Sil1Fil1川侶讪TTixaiT『ISOTROPIG1为了观察在催化剂截面上非均匀性质量流量的分布,我们将在模型入口处显示均匀的流动迹线分布。流动迹线右击FlowTrajectories图标并选择Insert。a在EFD.Pro分析树中,选择InletVelocityl项。选择入口盖子的内表面。IJDctuiriBnniMSi1Ccr^etcR=nnNnkaFVvixeI料EGQ皿Mg料ECMhoncgnJlFHttii!Midi加切iT*-PiOBfiRMiSftrinPfatX::■冷口QA4paHmI$"呷|[E34K*|LprQMdnTE二J■fe>皿hle・|hunhBV|IxLi*.dli.J[Z3IImtTirt(nf±MMi5.点击ViewSettings6.在ViewParameterSettings对话框,从Pressure至UVelocity7.设置Max最大值12。改变在Settings页设置drawtrajectoriesBand。设置Crosssize值为0.002。对话框。9.在FlowTrajectories对话框点击OK。10.选择HiddenLine观察模式。点击OK保存改变并退出ViewSettings你应该看到如下迹线图。为了比较单向性多孔催化剂和等方向性多孔催化剂的效率,让我们计算一个单向性类型的多孔介质的项目。复制项目1.点击FlowAnalysis,Project,CloneProject2.输入UNIDIRECTIONAL作为Configurationname。3.点击OK。创J建一个单向性多孔介质你想要创建的材料已经在Pre-Defined文件夹下的EngineeringDatabase中得到了定义。你可以跳过这个多孔介质材料的定义,从工程数据中直接选择预定义"Unidirectional"材料,以后创建多孔介质的特性。1.点击FlowAnalysis,Tools,EngineeringDatabase2.在Databasetree选择PorousMediaUserDefinediwLiQk+GlContaclThEirMiREsidtai:*■+Custom-UsuaizatiQnPar-ar+©Hwl$★寺+5t?氏PopousMeddi沖Pik<£Mvttd产UF*0eined3.在Items页选择Isotropic项。4.点击Copy5.点击Paste竄t。新的CopyofIsotropic(1)项出现在列表中。懂EtaIWimtdta归鑒酯泻箱卜*riti*iu选择CopyofIsotropic(1)项并且点击ItemProperties页。重命名为Unidirectional。YEyu'l-**『LbB^nUnri28.改变Permeabilitytype为Unidirectional保存数据并退出。现在我们可以应用多孔介质到整块固体。定义多孔介质-单向性类型右击PorousMedium1图标并且选择EditDefinition。点击Browse并且在PorousMedia,UserDefined项选择Unidirectional点击OK返回到PorousMedium对话框。点击Direction页。在Direction选择GlobalCoordinateSystemZ轴。对于单项性的多孔介质,我们必须通过选择坐标系统的轴来定义渗透的方向(在我们的案例中Z轴为全局坐标系统)。点击OK。因为所有其他的条件和目标都被保留,所以我们可以立即开始求解计算。比较单向性和等向性催化剂在计算完成之后,为EquationGoal1创建目标表格如下(与"观察目标”步骤类似)CATAL¥$T『UNIDIRECTIONAL]NdrHa■TirirnrT^^M『出也■曲¥Alu4iiBMrturHMldnlirflamV二*■••日jj-ldf■右H曹■■疋■]Emuilli&irl!'|rPd)!i19^21121.411119.2111213.4414显示如下图流动迹线图:比较安装在管子中的单向性和等向性的多孔催化剂的迹线图,我们可以得出如下结论:由于与安装了催化器的大管相连的入口管子不对称,造成这个流体在入口处是非匀性的。由于这个入口流体的非均匀性,在前部催化剂的流动也是不均匀性的。可以清楚的看到催化剂的类型(单向性和多项性)影响入口流体的非均匀性(轻微),并且促使更大幅度的催化器(特别是前部催化剂)内流动。在这两个例子中,主要的气流进入前部催化剂。对于等向性例子,这个进入前部催化器的气流比单项性的催化器更接近壁面。因此,在前部催化剂的入口处(大约1/3处)流动应该比等方向性的非均匀流更加值得关注。然而,由于等向渗透性,在等向性催化器内气流膨胀并且比单向性的催化剂在下一部分所占据的体积要大,对于单项性的催化器由于它的单项渗透性阻碍了气流的膨胀。所以,在前部单向性催化器的后2/3的催化剂的流动比等向性的非均匀性来的小。由于安装在管子中的前后两个多孔介质之间的距离相当小,虽然在单项性的例子中可以看到一个确定方向流动,在这么短的距离内气流没有时间变的更为均匀。所以,发生在前部催化体的出口处非均匀性流体进入后部催化体。之后,我们可以看到在后部催化体中非均匀性流体不会改变。现在我们来分析一下催化体内部的流速。依据定义的颜色刻度我们可以很方便的确定带颜色的迹线图的速度值。为了对比等向性和单项性催化体内的流速,我们不得不对这两种情况都定义一样的颜色刻度,因为这个最大流速控制了刻度颜色面板的范围,默认情况下对于我们这两个例子他们的最大值略微有点不同。可见就从整个催化剂的角度而言,等向性和单项性催化体的流速几乎相等。因此,从气流在催化剂中滞留时间来看,等向性和单项型催化体并没有差异。我们现在可以得出结论,等向性催化器比单项性催化器具有更高的效率(均匀流具有一样的阻力),因为等向性中的流动整体而言更均匀。尽管对催化器定义了一样的阻力系数,在使用单项性催化器时总的压降大约低3%左右。这个差异是由于在催化器和它们出口处流体的不均匀性所造成的。
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