solidworks热仿真

篇一：使用Solidworks进行热设计仿真

使用Solidworks进行热设计仿真 1 引言

通常对电子设备进行热分析主要有4个步骤：建模、确定边界条件、网格划分及计算、后处理。其中建模的工作量最大，要进行准确的热分析，必须建立一个良好的热分析模型，但在实际工程中模型往往非常复杂，很难精确建模。 一般建模的流程是先由结构设计工程师建立设备的计算机辅助设计(CAD)模型，然后由热设计工程师在该CAD模型上进行适合热仿真软件的二次建模。二次建模的方法可以是由热仿真软件自带的转换程序进行CAD 模型导入，也可以在热仿真软件中手动重新建模。当模型热设计优化完成后还需要反馈CAD 模型修正信息给结构设计工程师，由结构设计工程师对CAD模型进行更改，完成整个设计闭环。在这个过程中，存在CAD模型的转换，不能完全重新利用，CAD模型需要修改乃至重新建模，这些都会占用设计人员相当多的时间和精力，且限制于热仿真软件的建模能力，某些CAD模型需要简化或变通才能使用，而这些改变往往会影响仿真精度。SolidWorks三维设计软件具有结构建模和热仿真分析同时进行的能力和优点，能够克服上述缺陷，简化设计过程。

2 FlOEFD流体分析工具

Solidworks软件是结构设计工程师们广泛使用的三维设计软件，其具有良好的人机操作界面，强大的在线帮助系统，同时还有数量众多的设计插件，利用其中的FlOEFD流体分析工具能够很方便地进行热分析和仿真。

FlOEFD流体分析工具是Flomerics公司的产品，是可以无缝集成于主流CAD 软件中的通用计算流体动力学分析软件，是针对工程师开发，因此工程师只需要很少的流体动力学以及热传导知识，无需更多理解数值分析方法，即可在熟悉的CAD 软件界面中完成热仿真分析。FlOEFD 流体分析工具在Solidworks软件中的嵌入式版本为流体仿真(FlowSimulation)，是Solidworks软件中的一款插件。FlOEFD流体分析工具的分析步骤包括CAD模型建立、自动网格划分、边界施加、求解和后处理等，这些都完全可以在CAD软件界面下完成，整个过程快速高效。FlOEFD流体分析工具直接应用CAD 实体模型，自动判定流体区域，自动进行网格划分，无需对流体区域再建模。在做CAD 结构优化分析时，对一个CAD 模型进行一次分析定义，同类结构的CAD 模型只需应用FlOEFD流体分析工具独有的项目克隆Project Clone)技术，即可马上进行不同配置下的计算。

3 应用实例

下面给出一个用FlOEFD流体分析工具实现的热设计实例，并通过和lcepak软件仿真结果做比较，来验证设计的可行性。该实例含有芯片三维模型、射频接插件、螺钉、垫圈等众多模型细节，使用FlOEFD 流体分析工具以外的热仿真软件不简化建模是非常困难的任务。

3.1 问题的提出

某飞行器用功率放大器(以下简称功放)工作环境温度为+70℃ 。功放内部元件最高安全工作温度不超过+85℃ ，功放(含散热系统)约束尺寸为120mm~110mmx80mm。初始设计时功放与散热器一体化加工，在功放底部铣出散热肋片形成散热器，功放外形尺寸：120mmX110mmx50mm，总耗散功率107w，功放盒体材料为硬铝，散热器肋片厚度2mm，肋片间距3mm，肋高25mm，肋片数24片，使用SolidWorks软件建立的功放模型如图1所示。为便于观察热源，图1(a)隐藏了风机，只标示了进风口，图1(b)隐藏了功放盖板。

图1 功放仿真模型

其中，热源1耗散功率10w ，尺寸为27mmx20mmx2.5mm ；热源2耗散功率75w ，尺寸为44mmX13.2 mmX2.5mm；热源3耗散功率22w ，尺寸为44mmX8.8mmX2.5mm ；3个热源总耗散功率107W ，均处于功放内部。直接与功放底座接触。为了能在+70℃ 环境条件下安全工作。必须采用高效的散热方式，初始设计时选用风冷散热方式，根据以往设计经验，该功放温升条件苛刻，必须选用大口径、高风量风机，为此选用了92mmX92mmX25mm 某公司标准尺寸风机中风量最大的一款，最大风量为75CFM。分页3.2 模型建立 图1即为Solidworks软件下的建模模型。使用Solidworks软件进行设计仿真的一般步骤如下： ① 模型建立，在Solidworks软件环境下建立设备详细的三维模型。可以适当压缩不显著影响仿真结果的模型细节，以减少不必要的计算网格数量，加快后续热仿真速度；

② 建立工程文件，根据FlOEFD流体分析工具子菜单下的工程向导一步步建立热设计工程文件并进行一般

性设置；

③ 设置工程文件，调整计算域的大小，设置边界条件、物体的材料、定义热源，选择参与辐射的表面，设置收敛目标等等与具体问题相关的其它设置；

④ 用检查几何结构命令检查模型，无误后运行求解；

⑤ 求解完成后，建立后处理文件，得到切面云图，表面云图、粒子束示踪等后处理报告；

⑥ 优化分析，使用Solidworks软件配置管理器添加Sofidworks软件模型的不同配置，对应每个配置使用FlOEFD流体分析工具子菜单下的项目克隆(Project Clone)选项重建与该配置相关的热设计工程文件，进行不同的求解运算，从中选取最佳设计结果。

其中，步骤①集中体现了HoEFD流体分析工具优势，由于是和Solidworks软件模型共用，相比其他热仿真软件。FlOEFD流体分析工具具有最高建模精度，仿真模型即可用于实际加工。

3.3 仿真分析

对应参数在

FlOEFD 流体分析工具中的设置如表1所示，其余参数保持缺省值，运行仿真。

表1工程文件一般性设置

仿真结果显示功放最高温度达到了99.3°C ，不能满足使用要求，需要对其进行散热优化设计。一般来说，肋片散热器的肋片顶部和风机之间的间距为5mm，距离较小，可能存在回流区域，影响散热效果，为此使用FLOEFD流体分析工具的参数学习（Parametric Studay）工具对肋片高度进行优选。为加快优选速度，设置仿真精度为4级抹去的温度变化的大体趋势即可。肋片高度初始值设为11mm，2mm递增，知道允许的最大值为27mm（肋片顶端接触到风机罩），优选结果如表2所示。

表2 散热器肋片高度优选

优选结果表明，肋片高度在19 mm~27mm之间变化时，仿真温度变化不大，且在当前的肋片厚度和肋片间距下，最佳肋片高度为21mm。使用Soliddworks软件修改肋片高度为21mm，下一步优选肋片厚度和肋片间距。分页通常风冷散热器肋片越薄，肋片数量越多，能提供的有效散热面积就越大，散热效果就越好，但也不是肋片越密越好，肋片太密会对风机产生很大的风阻，降低风速，散热效果反而会下降，由于FLOEFD流体分析工具使用的是智能网格划分，划分网格时根据物体的几何尺寸决定网格的大小，所以在肋片厚度较薄或间距较小时将会产生众多的网格，降低仿真速度，此时可以降低仿真精度为3级，以期得到较少的网格，加快优选速度。结合工程经验，考虑到实际加工能力，取肋片厚度依次为0.5mm，0.8mm，1mm，最小肋片间距为1.5mm和2mm，肋片厚度和肋片间距优选结果如表3所示。

表3 散热器肋片厚度和肋片间距优选

从表3可以看出，取肋片厚度O.5mm，肋片间距1.5mm时仿真温度最低，但是依然不能满足使用要求，还需要采取其他措施。常用导热材料中纯铜的导热系数为387.6W／m·K。硬铝的导热系数为205 w／m·K，使用铜散热器应该能改善散热效果。把散热器和功放分体设计，设置散热器材料为纯铜，依次设置功放材料为硬铝、纯铜和硬铝嵌入热管，保持肋片厚度0.5mm，肋片间距1.5mm，肋片高度21mm。功放嵌入热管

位置如图2所示，图中嵌入了2根热管，热管处于热源2、热源3的正下方，为了便于观察嵌入热管，隐藏了功放样板，更改功放盒体视图为半透明显示。

图2 某发射机主要部件布局示意图

三种情况下仿真得到的功放最高温度为88.4239°C(硬铝)、84.6595°C(纯铜)和84.1568°C(嵌入热管)。使用纯铜和嵌入入热管方式温度均能满足设计要求，但铜的密度近似是铝的3倍，使用纯铜将大大增加功率放大器的重量，有悖于飞行器上的设备重量尽可能轻的宗旨，所以只有嵌入热管方式能够满足要求。 3.4 与Icepak软件仿真对比验证

在Icepak软件中重新建立图2所示模型，保持等效的材料设置、风机风量设置、散热器设置等，运动仿真，分析结果对比如图3所示。

图3 仿真分析结果对比

在热设计工程应用中，精确的建模和边界条件描述都是相当困难的，为此仿真结果和实测结果误差保持在两度以内就非常令人满意，同一问题仿真软件之间的误差在两度以内都是可以接受的。图3中所示温度稍高的曲线为Icepak软件仿真结果，最高温度84.6441°C；温度稍低的曲线为FLOEFD流体分析工具仿真结果，最高温度84.1568°C；两种结果相差0.5°C，一致性相当好。

4 结束语

SolidWorks软件中的FLOEFD流体分析工具相比于传统计算流体动力学(CFD)分析软件，对工程师的要求大大降低，不具备专业热流体与数值计算知识背景的结构设计工程师也能快速掌握使用，整个设计过程快速高效，直接应用CAD实体模型，无需再建模。通过和专业热设计软件对比，仿真结果吻合，证明FLOEFD流体分析工具具有较高的仿真准确度，能够用来指导工程设计工作，提高研发效率。

篇二：关于SolidWorks_SimulationXpress仿真介绍

篇三：SolidWorks仿真分析

SolidWorks仿真分析

发表时间： 2011-6-30

关键字: 有限元分析 仿真优化 SolidWorks

替换式研究对于快速评估多个选项很有价值，它可以确定哪一个可能的变化（如果有的话）会对零部件产生最大的影响。因为特征的组合数可以是无限的，所以对每次迭代及其相应的响应进行记录，这一点很重要—可以避免重复或遗漏。SolidWorks的用户可以使用“配置”(Configurations) 这一优秀的实用工具来管理替换式研究迭代。

优化是对重量、应力、成本、挠度、自然频率或温度因素进行计算，所有这些都以尺寸、载荷和约束、材料和/或制造要求为条件。本文考察了优化过程中的一些基本概念、目前可供受“有限元分析”驱动的优化过程使用的工具，然后将着重讲述设计工程师如何在他们的日常工作中取得最好的优化效果。

优化简介

十年前，设计工程师开始学习使用有限元分析 （finite element analysis，FEA）、计算流体力学 （computational fluid dynamics，CFD） 和运动仿真等计算机辅助工程 （computer-aided engineering，CAE） 工具，并将它们作为尽快推出更好的设计的重要手段。他们相信，借助于这类工具所设计出的零部件、装配体和产品能够经受住有可能加诸其上的最为粗暴的使用。

不过，旨在满足“最坏情况”的产品，对实际操作环境来说可能并非最佳设计。它们可能会因要满足安全与强度的要求而被过分设计，远超出它们使用目的的要求；或者非常难于制造，成本高昂。如果设计工程师进一步希望自己设计出的产品就其功能而言是最好、最赢利的，则他们需要将下一个 CAE 步骤带入产品开发过程中，这就是优化。

设计工程师眼中的优化

设计优化可以提高产品的价值，其手段有：提高产品在自身操作环境中的性能；或者减少用来制造产品的材料数量，降低产品的生产成本。通过加入优化过程，设计工程师能够增进对其产品表现的了解，并对设计加以改进，同时还能不违背从前面已完成的分析中得出的数据。

图1：与扳钳有异曲同工之妙的优化过程

优化的基本组件

优化的过程有三个主要组件：

? 目标

? 约束

? 变量

最简单的情况下，经过优化的设计应该通过改变变量求得目标的最大值或最小值，同时确保关键性响应不超出所定义的约束条件。

目标就是执行优化过程的目的所在。例如，如果某家公司研究表明，生产重量最轻或价格最低的产品将赢得竞争优势，那么，最大限度地减少重量或成本就将成为优化的目标 — 这类情况称为单目标优化。

工程师经常需要面对多目标优化，不过，这种情况下所需要的资源可能超过日常所能提供的量。如果设计工程师能够将他的问题定义细化为一个目标（或一次只有一个目标），优化过程就能变得简单。在大多数情况下，处理结构响应的工程师会将重量最小化作为目标。在流体应用中，最常见的目标是实现压降和紊流能最小化或速度最大化。

约束将现实带入了优化。图

2中显示的悬臂示例就属于这类情况。如果将优化问题设置为不受约束的重量最小化问题，优化程序将直接选择尺寸变量所允许的用料最少条件。不过，在现实世界中，绝大多数零部件都会有强度或刚度等其他方面的操作要求。因此，工程师要选择用来定义部件在其系统内的可接受行为的约束条件，这一点很重要。一般而言，他所选择的约束条件是在单一的静态分析、频率分析或热分析中所允许的情况。

图2：重量最轻的横梁可能会过度弯曲

在约束研究中，如果工程师希望从几个可能的设计配置中找到最佳配置，则他需要更改设计参数。这些参数就是设计变量。它们可以是尺寸、阵列中的实例数量、材料属性、载荷或弹簧刚度—或者拥有可检测的“最佳”值或需要加以考虑的设计的任何其他方面。

变量可以是连续的，也就是说，变量能够在指定的最小值和最大值之间选择?a href="http://www.zw2.cn/zhuanti/guanyuwozuowen/" target="_blank" class="keylink">我庵怠＞蠖嗍叽绫淞慷际粲诹淞俊Ｋ且部梢允抢肷⒌模簿褪撬担淞恐荒苋《ㄒ搴玫囊蛔榭赡苤怠＠肷⒈淞康淖罴虻バ问绞恰翱亍被颉笆欠瘛北淞俊＠纾欠窬撕附踊蚴欠翊奂褪粲诶肷⒈淞坷啾稹Ｕ罅械氖道彩粲诶肷⒈淞俊Ｔ倬俑隼樱ご只蜃值姆跏梢允侨我庹荒苁?3.2 或 4.7 等小数。

钣金规格是一种可落入两种类别的变量。一般而言，规格厚度有预先定义的值，但通常的作法还是将厚度指定为一个连续变量，然后再上取整或下取整到最接近的规格厚度。

在优化研究过程中，选择变量是一个非常重要的步骤。如果工程师选择的变量过多或过少，分析的效果都会大打折扣。变量过多或取值范围过大，会使程序难以确定设计的最佳配置 — 考虑相对最小值和最大值时尤其如此。与之相反，如果设计师提供的变量数过少或范围过窄，将会对成功进行研究施加不必要的限制。

正确选择变量的最可靠方法是面向不同的可能性执行初始灵敏度研究，这一过程将在后面的部分加以讨论。

产品优化的工具

受“有限元分析”驱动的优化乃是工程方面一个不断上升的研究领域。尽管程序和技术都可以用来执行这一过程，替换法研究、灵敏度研究以及形状优是目前最常用的方法。形状优化的两种最常用方法是梯度搜索和实验设计（design of experiments，DoE）。后者是以响应面计算为基础，能够获得“健壮的”解决方案 — 也就是说，能够在产品的生命周期中，有效应对范围最广的工作条件。

替换式研究

替换式研究是用迭代方法来考察各种可选的设计配置。例如，设计工程师可以通过增减筋的方式来了解这样做对性能产生的影响。

替换式研究对于快速评估多个选项很有价值，它可以确定哪一个可能的变化（如果有的话）会对零部件产生最大的影响。因为特征的组合数可以是无限的，所以对每次迭代及其相应的响应进行记录，这一点很重要 — 可以避免重复或遗漏。SolidWorks的用户可以使用“配置” (Configurations) 这一优秀的实用工具来管理替换式研究迭代。限定了可能的更改之后，如果觉得某些更改值得做进一步的研究，设计师可以利用灵敏度研究来考察相关尺寸或设计特征的变化情况。

灵敏度研究

灵敏度研究会系统地评估对输入变化做出响应的变化情况。通常是采用图解或图表方式来显示这类研究的结果：在 X 轴指定参数的改变量，在 Y 轴指定对这一改变的响应。图 3 即显示了这一输出的一个示例。在给定输入范围的情况下，如果响应的变化范围很大，即意味着灵敏度较高；响应的变化范围很小，即表示不灵敏。这类研究有助于向工程师说明那些值得做进一步研究的特征。

图3

：参数灵敏度研究—应力与厚度

(转 载于:wWw.SmHaIDA.cOM 海达 范文 网:solidworks热仿真)

另外，灵敏度研究可以向工程师指出意义最为重大的参数以及对目标有最大影响的数值的范围。基于“有限元分析”的优化程序可以完善这一研究过程，其方法是根据某一具体参数的一系列数值求出问题的解，然后再描绘出目标以及受约束的响应。

图4显示了采用 SolidWorks Simulation 程序中的“设计情形” (Design Scenarios)功能设置这样一个灵敏度研究的输入表。这一自动化方法通过指明待研究的维度值，将每一个待考察的参数范围均分为几段。在解出每一维度的模型之后，程序将生成响应图解，如图4所示。

图4：使用“设计情形”设置多参数灵敏度研究

图5：“健壮”的优化算法能够确定最佳设计方向

图6：带有多个极小值的灵敏度图解

使用SolidWorks 进行优化

SolidWorks Simulation 使用了基于“实验设计”的优化方式。要求解某一问题，工程师会提供其维度设计变量的最大值和最小值，然后选择“标准” (Standard)或“高质量” (High Quality) 优化方式。“标准”方式假设限制值之间的目标响应曲线是线性的，只计算这些值处的响应。“高质量”优化会考虑到在限制值之间存在二阶响应的可能性，除了极大、极小值之外还会求一个中间值。图 7 显示了随三圆角的尺寸变化而自动执行的汽车悬架设计迭代过程。这一情况下，设计约束是不超出材料在静态载荷下的屈服强度。

图7：在不同圆角半径下对主轴形状的优化

SolidWorks Simulation 优化研究会为每一变量生成表征最佳配置的单一值。为了在采用此方法时获得最高的准确度，工程师应该细化每一变量的取值范围，并进行二次优化或灵敏度研究。由此，他可以借助优化程序快速、有效地了解如何改善自己的产品，并且实现最优化设计。

进行优化的最佳时机

负责优化的工程师如果能在设计过程的早期阶段执行优化过程，将能最大限度地提高技术利用价值。随着设计过程的进展，设计的复杂性会越来越高，更改也将越来越难于评估和实施。在设计的概念阶段，工程师能够借助于优化，确保为基础设计提供准确的材料、壁厚、硬化特征和扣紧方式等等。研究表明，产品成本的 80% 是在设计过程的最初 20% 阶段确定的。为了确保参与竞争的产品发挥出最佳效果，很值得在产品开发的最早期阶段考察一下理想配置。除了在设计过程的早期阶段执行优化过程这一点很重要之外，优化在设计过程的后期也有自己的用武之地，工程师能够借助于这一手段解决问题或改善某个特征。

优化中 CAD 与分析之间的联系

上述所有内容涉及的都是受“有限元分析”驱动的优化，而“有限元分析”通常与生成设计的 CAD 程序密切相关。CAD 系统对优化同样非常重要，原因在于生成模型、尺寸标注方案以及嵌入关系的方法会影响设计师对不同设计方案的考察能力。在创建自己的模型时，工程师所考虑的尺寸应能允许修改那些以前经过优化的特征，同时不会导致任何模型重建错误。规划过程对优化至关重要。设计师最好能先完全围绕优化目的生成 CAD 模型，然后再借助于这一过程所收集的信息来完成对 CAD 模型的细节设计与生产。零部件和结构的复杂性应该是他在选择要研究的特征时所考虑的问题。

最大限度地利用优化过程

那些打算将优化过程作为设计与产品的改善手段的工程师需要清除他们头脑中任何先入为主的有关“最优化”的概念。要实现这一目的，很大程度上可以先由优化程序提供相关信息，然后再由他们来了解各种数据的不同含义。针对同一问题，思想开放的设计师可能会发现优化工具提供了几个不同的解决方案—对这些解决方案，需要参照最终获得质量最好、最赢利的产品的制造要求和效率来加以考虑。

图8：用于 NASA 火星探险漫游车 (MER) 任务的机械臂

优化方面的成功故事

Alliance Space Systems位于加州 Pasadena 的 Alliance Space Systems, Inc. (ASI) 为航天器和科学仪器设计与制造机械系统、机器人、机械结构与装置。最为著名的是，ASI为NASA面向火星探险漫游车 （Mars Exploration Rover，MER） 任务所开发的大获成功的勇气号和机遇号漫游车制作了机械臂。 ASI使用集成的 SolidWorks Simulation 软件来测试并优化零部件和装配体的设计。“我们对每一克的重量、每一毫米的空间都斤斤计较，” ASI 的工程总监Brett Lindenfeld 说。“因为我们的分析人员使用 SolidWorks Simulation 进行应力分析和热分析，他们能够为我们的设计人员提供支持，并与设计人员展开有效的协作，以便对设计加以优化。我们的团队将机械臂的体积减少了20%，这相当于汽车的发动机和传动装置所需要的空间；同时将返工工作量保持在1%之内。虽然时间很紧，但我们仍然推出了质量更高、更具创新性的设计。”

Kadant Johnson

位于密歇根州 Three Rivers 的 Kadant Johnson（前身是The JohnsonCorporation）为流程工业所用的流体和热交换设备设计与制造先进的流程控制系统、旋转接头、弯管和加热系统以及相关的零部件。产品开发总监 Alan Ives 及其团队需要优化高速造纸机干燥部分所用的旋转接头和弯管装配体的设计。采用手工计算和现有“有限元分析”软件对已经成型的设计进行细化，这会非常浪费时间，他们无法承担这样做的成本。该团队需要新的工程解决方案，以便实现节约时间与提高设计投资回报率的目的。

图9：弯管装配体在 The Johnson Company 得到了优化

该公司使用 SolidWorks Simulation来分析和优化每一个零部件，用合理的时间与较少的设计迭代次数跟踪了更多的设计。结果，他们得到了更坚固、更耐用而质量更轻的装配体，其开发时间却只占正常开发时间的一小部分。“我们发现SolidWorks Simulation 是一个非常健壮的软件包，它帮助我们按期实现

篇四：基于SolidWorks的换热器换热效率模拟分析

基于SolidWorks的换热器换热效率模拟分析

摘要

换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其他许多工业部门广泛使用的一种通用工艺设备。换热器不仅能够合理调节工艺介质的温度以满足工艺流程的需要，也是余热、废热回收利用的有效装置。鉴于换热器在工业生产中的重要作用及其能耗较大的现状，改进和提高换热器的性能及传热效率成为节能降耗的重要途径，将产生重要的经济和社会效益。目前，计算机仿真已经成为一种重要的科研方法，我们可以利用计算机仿真进行换热情况的研究。

本论文首先阐述了换热器的发展特点及国内外的研究情况，其次对流体力学分析从基本理论、处理问题的思路步骤和在软件SolidWorks中的应用进行了阐述，并通过SolidWorks对套管式进行三维建模，利用流体分析工具Flow Simulation插件对换热器进行动态分析。从而得到分析数据，数据主要利用图例从对称边界条件、流体子区域、边界条件、固体材料、体积目标说明换热器的换热情况。

应用SolidWorks软件仿真可以降低研究成本，缩短产品的开发周期，提高工作效率。本文通过对换热器的三维建模，有助于了解换热器的基本结构。对换热器的运动仿真及应用Flow Simulation进行仿真的方法可以为换热器安全性和经济效率的后续研究提供了一些参考。

关键词： SolidWorks；Flow Simulation；换热器；三维建模；流体分析

Analysis of heat exchanger efficiency based on the

Solidworks flow simulation

Abstract

Heat exchanger is a universal process equipment of chemical, food, light industry and pharmacy, aerospace, nuclear and many other industrial departments. Heat exchanger not only can be reasonable adjustment process medium temperature to satisfy the need, but also can be process waste heat recovery and utilization device. Since heat exchanger in industrial production have the important role of the status of large energy consumption, improving the efficiency of heat exchanger performance and becoming the important way, energy consumption will produce an important economic and social benefits. At present, the computer simulation has become an important tool, we can use the computer simulation research of stamping safety.

This paper elaborates the characteristics and development of heat exchanger and the research situation of physical analysis, secondly, the convection from basic theory, handling problems and application in software SolidWorks are expounded, and through three-dimensional type of casing SolidWorks modeling, Simulation of fluid Flow analysis tool for heat exchanger for dynamic analysis .To analyze data, using data from the symmetrical boundary conditions, and illustrations area, fluid boundary conditions, the solid material, the volume of the heat exchanger that goal.

Application of SolidWorks software simulation studies to reduce costs, shorten product development cycles, improving work efficiency. Based on the three-dimensional modeling of the heat exchanger, heat exchanger can understand the basic structure of the heat exchanger . The motion simulation of

heat flow and application simulation method of simulation for safety and economic efficiency of heat exchanger follow-up study provides some reference.

Key words：SolidWorks; Flow Simulation; heat exchanger; three-dimensional modeling；fluid analysis

目录

摘要 ...................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................... II

第1章 绪论 ........................................................................................................ 1

1.1 课题背景 ................................................................................................... 1

1.2 国内、外研究现状 ................................................................................... 1

1.3 研究内容、目的及意义 ........................................................................... 5

第2章 建模仿真方法 ........................................................................................ 7

2.1 三维建模 ................................................................................................... 7

2.2 SolidWorks 软件简介 ............................................................................... 8

2.2.1 系统简介 ............................................................................................ 8

2.2.2 系统要求 ............................................................................................ 9

2.3 Solidworks软件建模 ............................................................................... 10

2.4 模拟仿真 ................................................................................................. 12

第3章 换热器的建模 ...................................................................................... 13

3.1 换热器模型的建立 ................................................................................. 13

3.1.1 模型的简化 ...................................................................................... 13

3.1.2 建模方案 .......................................................................................... 13

3.1.3 换热器主要零件模型的建立 .......................................................... 14

3.1.4 换热器盖体的建立 .......................................................................... 17

3.2 换热器模型的装配 ................................................................................. 18

3.2.1 装配体基本操作方法 ...................................................................... 18

3.2.2 换热器的装配 .................................................................................. 18

第4章 应用Flow Simulation进行数值模拟及验证 ..................................... 21

4.1 套管式换热器换热系数的计算公式 ..................................................... 21

4.2 创建Flow Simulation数值仿真项目 .................................................... 21

4.2.1 创建项目 .......................................................................................... 21

4.2.2 定义流体子区域 .............................................................................. 23

4.3 定义边界条件 ......................................................................................... 25

4.3.1 定义边界范围 .................................................................................. 25

4.3.2 定义固体材料 .................................................................................. 26

4.3.3 定义体积目标 .................................................................................. 26

4.4 验证数据及观察图形 ............................................................................. 27

4.4.1 运行计算 .......................................................................................... 27

4.4.2 观察目标 .......................................................................................... 27

4.4.3 创建切面云图 .................................................................................. 28

4.4.4 显示流动迹线 .................................................................................. 29

4.4.5 表面参数计算 .................................................................................. 30

4.4.6 计算热交换系数 .............................................................................. 31

4.4.7 定义参数显示范围 .......................................................................... 32

结论 .................................................................................................................... 34

致谢 .................................................................................................................... 35

参考文献 ............................................................................................................ 36

附录 .................................................................................................................... 38

篇五：solidworks simulation 仿真报告

模拟对象为sxt

日期: 2011年11月6日 设计员: Solidworks 算例名称:算例 1 分析类型:静态

Table of Contents

说明 .................................................... 1

假设 .................................................... 2 模型信息 ............................................... 2 算例属性 ............................................... 3 单位 .................................................... 3

说明

无数据

材料属性 ............................................... 4 载荷和夹具 ............................................ 4 接头定义 ............................................... 5 接触信息 ............................................... 5 网格信息 ............................................... 6 传感器细节 ............................................ 7 合力 .................................................... 7 横梁 .................................................... 8 算例结果 ............................................... 9 结论 .................................................. 11

使用 SolidWorks Simulation 进行分析

模拟对象为sxt 1

假设

模型信息

模型名称

: sxt

当前配置: 默认

实体

文档名称和参考引用

切除-拉伸4

质量:0.598231 lb 体积:2.12294 in^3 密度:0.281793 lb/in^3 重量:0.597825 lbf

D:\My

Documents\sxt.SLDPRT Nov 06 15:04:54 2011

视为

容积属性

文档路径/修改日期

实体

使用 SolidWorks Simulation 进行分析

模拟对象为sxt 2

算例名称 分析类型 网格类型 热力效果: 热力选项 零应变温度

包括 SolidWorks Flow Simulation 中的液压效应 解算器类型 平面内效果: 软弹簧: 惯性卸除: 不兼容接合选项 大型位移 计算自由实体力 摩擦

使用自适应方法: 结果文件夹

算例 1 静态 实体网格 打开 包括温度载荷 298 Kelvin 关闭 FFEPlus 关闭 关闭 关闭 自动 关闭 打开 关闭 关闭

SolidWorks 文档 (D:\My Documents)

单位

单位系统: 长度/位移 温度 角速度 压强/应力

公制 (MKS) mm Kelvin 弧度/秒 N/m^2

使用 SolidWorks Simulation 进行分析

模拟对象为sxt 3

模型参考

属性

名称: 模型类型: 默认失败准则:

屈服强度: 张力强度: 弹性模量: 泊松比: 质量密度: 抗剪模量: 热扩张系数:

零部件

SolidBody 1(切除-拉伸4)(sxt)

普通碳钢

线性弹性同向性 最大 von Mises 应力 2.20594e+008 N/m^2 3.99826e+008 N/m^2 2.1e+011 N/m^2 0.28

7800 kg/m^3 7.9e+010 N/m^2 1.3e-005 /Kelvin

曲线数据:N/A

载荷名称 装入图象 载荷细节

实体: 1 面

类型: 应用法向力 值: -5000 N

力-1

使用 SolidWorks Simulation 进行分析

模拟对象为sxt 4

无数据

接触信息

无数据

使用 SolidWorks Simulation 进行分析

模拟对象为sxt 5

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