ANSYS Fluent 流体软件培训

培训目的：

了解有关流体力学及CFD（计算流体力学）理论知识；熟悉使用ICEM软件完成网格划分及FLUENT软件的主要功能及基本操作方法；能够应用上述软件对贵司产品进行CFD流动与传热分析，短时间掌握CFD工具，为公司产品研发全面提升效率。

培训计划（5天）

第一天

上午  8：30－11：30   

■ ICEM软件基础

1．1     ICEM 软件简介

1．2     ICEM 界面介绍                       

1．3     ICEM 几何处理及操作介绍

练习1：

下午  13：30－17：00

■ICEM软件几何处理及操作介绍

2．1  ICEM中几何的描述

2．2  ICEM单元类型介绍及导出

练习2：

第二天

上午  8：30－11：30   

■ 2．3  ICEM四面体网格划分

2．3．1 物质点创建

2．3．2 几何清理

2．3．3 四面体划分流程

   练习3：

下午  13：00－17：00

■ 2．4  ICEM六面体网格划分

2．4．1 Block切分基础练习

2．4．2 线面投影设置

 2．4．3 六面体划分流程

   练习4：

第三天

上午  8：30－11：30  

■ FLUENT软件介绍

3．1 FLUENT操作界面介绍

3．2 FLUENT文件导入和网格操作

3．3 FLUENT选择计算模型

练习5：

下午  13：00－17：00

■   3．4 FLUENT边界条件介绍

3．5 FLUENT湍流模型介绍

3．5 FLUENT传热模型介绍

3．5 FLUENT求解器介绍

练习6：

第四天

上午  8：30－11：30  

■FLUENT求解与结果后处理介绍

4．1 FLUENT求解器选择

4．2 FLUENT求解器过程监控

4．3 FLUENT结果后处理

练习7：

下午  13：00－17：00

■FLUENT经典案例分析

5．1  FLUENT在汽车领域的应用

5．2  FLUENT在发动机冷却风扇领域的应用

第五天

上午  8：30－11：30  

■FLUENT求解发动机冷却风扇流程梳理

6．1应用ICEM软件对发动机冷却风扇几何清理和网格划分技巧介绍

6．2应用FLUENT软件对发动机冷却风扇CFD分析技巧介绍

下午  13：00－17：30

总结，讨论

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ANSYS CFX 流体软件培训

培训目的：

本课程从基础开始，循序渐进的讲解ANSYS  CFX 流体动力分析技术，对工程中常见的流体动力分析问题进行详细案例分析，内容包括DM中建立/导入/修补几何模型，MESH中对几何模型进行网格划分，CFX中对流体动力分析模型进行处理及求解，模拟的工程问题涉及流体流动、传热、辐射、多相流、化学反应、燃烧等通用模型，以及气蚀、凝固、沸腾、多孔介质、非牛顿流、喷雾干燥、动静干涉、真实气体等复杂的实用模型。

计划安排（5天）

第1章      ANSYS CFX 概述

1.1     CFX的发展历程

1.2     CFX的产品特点

1.2.1     精确的数值方法

1.2.2     快速稳健的求解技术

1.2.3     丰富的物理模型

1.2.4     领先的流固耦合技术

1.2.5     集成环境与优化技术

1.2.6     旋转机械一体化解决方案

1.2.7     主要求解功能

1.2.8     先进的网格剖分技术

第2章      几何建模技术概述及操作案例

2.1     DM几何建模技术概述

2.1.1              几何建模方法及工作流程

2.1.2    DM简介

2.2     CAD模型清理及修补操作案例

2.3     CAD模型简化操作案例

第3章      ANSYS CFX 网格划分

3.1     ANSYS Meshing 网格划分概述

3.2     CFD流体分析网格模型

3.3     CFX网格划分过程

3.4      网格划分控制

3.4.1    进入网格划分工作界面

3.4.2    设置物理场及网格划分方法

3.4.3    整体网格控制

3.4.4    局部网格控制

3.4.5    虚拟拓扑

3.4.6    连接关系与几何构型

3.5     预览和生成网格

3.6     检查网格质量

3.6.1    网格统计与网格质量度量

3.6.2    网格质量检查图表

3.7     CFX网格划分案例-混合器

3.7.1    案例概述

3.7.2    操作过程

3.8     CFX网格划分案例-注射混合管道

3.9     CFX网格划分案例-圆环模型

3.10  CFX网格划分案例-加热线圈

第4章      计算流体动力学分析

4.1     何为CFD

4.2     CFD工作流程

4.2.1    求解控制方程

4.2.2    CFD数值模拟过程

第5章      CFX流体动力数值模拟

5.1     启动CFX

5.2     CFX流体动力数值模拟方法

5.2.1    创建几何

5.2.2    划分网格

5.2.3    物理定义

5.2.4    数值求解

5.2.5    后处理分析

5.3     CFX中主要文件类型

第6章      域及边界条件

6.1     域【Domain】

6.1.1    域的基本设置

6.1.2    指定域的位置和类型【Location and Type】

6.1.3    域模型【Domain Models】

6.1.4    域类型设置-流体模型

6.1.5    域类型设置-固体模型

6.1.6    域类型设置-多孔介质

6.1.7    材料

6.2     边界条件

6.2.1    创建边界条件

6.2.2    边界类型【Boundary Type】

6.2.3    边界条件详细设置

6.2.4    合理设置边界条件

6.2.5    预设边界条件

第7章      求解器设置

7.1      初始化【Initialization】

7.2      求解器控制【Solver Control】

7.2.1    对流格式

7.2.2    收敛控制

7.2.3    时间步

7.2.4    收敛准则

7.3     输出控制【Output Control】

7.4     CFX求解管理器【CFX-Solver Manager】

第8章      CFD后处理

8.1     CFD后处理概述

8.2     指定位置

8.3      色彩、渲染及显示方式

8.4      其他图形对象

8.5      变量

8.6      表达式 

8.7      计算器

8.8      透平机械后处理工具

8.9      生成表格及图表

8.10   生成报告 

8.11   其他工具 

8.12   文件

第9章      CFX案例分析 - 静止混合器的流动模拟

9.1     案例描述及分析

9.2     数值模拟过程

第10章   CFX案例分析 -细化网格混合器的流动模拟

10.1  案例描述及分析

10.2  数值模拟过程

第11章   CFX案例分析 -注射混合管道的流动过程模拟

11.1  案例描述及分析

11.2  数值模拟过程

第12章   CFX案例分析 -环绕车身的空气流动

12.1  案例描述及分析

12.2  数值模拟过程

第13章   CFX案例分析 -加热线圈的共轭传热

13.1  案例描述及分析

13.2  数值模拟过程

第14章   CFX案例分析 -圆环内的非牛顿流体

14.1  案例描述及分析

14.2  数值模拟过程

第15章   CFX案例分析 -双向流固耦合振动板

15.1  案例描述及分析

15.2  数值模拟过程

第16章   CFX案例分析 –流固耦合及网格变形模拟球阀

16.1   案例描述及分析

16.2   小球动力学模型

16.3  数值模拟过程

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Simcenter Flotherm培训计划

第一天

第一部分 基础知识培训

1.0 基本散热理论

三种热传导方式：热传导、热对流、热辐射。

1.1 散热器基础

介绍常用散热器的种类、成型工艺、基本特点。

挤出型散热器、铲齿型散热器、冲压型散热器、插齿型散热器、翅片焊接型散热器等。

1.2 风机基础

风机类型、风机特性曲线、风机选型方法、P-Q曲线分析、工作点确定。

1.3 热阻理论

热阻网络理论、器件双热阻模型、降低热阻之方法。

第二天

1.4 功率器件热模型构建方法

常规芯片的热模型构建、特殊功率半导体（IGBT）的热模型构建方法

1.5Flotherm软件基本操作流程

介绍Flotherm软件的基本操作流程，包括内流工况和外流工况。

以简单模型为基础，分别介绍热边界条件设置、网格划分方法、求解器设置、结果显示与处理。

1.6 练习题

练习题1：芯片的双热阻等效模型构建。

练习题2：多层电路板设置。

练习题3：风机P-Q曲线提取，风机参数设置。

1.7 习题解答

针对1.6小节的练习题进行分析、讲解。

第三天

第二部分 风冷系统

2.1 风冷系统基本构成

机柜产品的完整风冷散热系统一般包括：风机、进气格栅、机柜及内部风道、热源器件（详细模型或黑箱子）、出风格栅等。

某些机柜产品因防腐蚀、防尘、防雨、防凝露等其他特殊要求，对风冷散热系统施加额外的约束，如防尘网/防尘棉、防水透气阀；

某些特殊的热源分布，需要在机箱内部增加额外的辅助材料或结构，如均流板、折流板、扩热板、TEC等。

抽风式风冷系统与吹风式风冷系统的区别。

2.2 分解：风机、机箱内外界面用材

针对风冷系统中的各个核心部件进行分解，包括最为核心的风机选型、使用方法介绍及工作点判断。

机箱内外界面的材料主要有进出气格栅、防尘网/防尘棉等多孔介质。主要讲解上述材料在仿真分析中如何设置其等效参数。

2.3 常用风道设计

简单介绍常用的风道设计方法。

内部风道设计部分主要包括根据机箱内部热源，施加均流板、折流板等材料来组织气流，以期达到最佳散热效果。

第四天

2.4 风冷系统仿真分析-简化模型

对于机箱内部的若干个仅仅知道散热功耗大小和体积的“黑箱子”做等效处理。核算风量、选择风机、评估流场、优化风道、完成目标。

2.5 风冷系统仿真分析-详细模型

合理简化机箱内部的各个热源部件及主体结构，忽略次要影响因素，抓主要矛盾，构建较为详细的热模型。

根据热源大小、热源分布、温升要求，来核算风量、选择风机、评估流场、优化风道、完成目标。

2.6 风冷系统性能评估

风冷系统性能的评估分为两方面，一方面为器件的温度是否控制在允许的范围内；另一方面为风冷系统是否高效节能，风量冗余度是否合理，且噪音、振动等是否满足要求。

一般而言，风冷系统的性能评估需要根据具体项目开展，不能一概而论。

第五天

2.7 散热系统的优化

对于散热系统的进一步优化，除了对机箱内部热源分布及风道进行优化之外，选择性能更佳的材料几乎是必然选择：

选用热阻更小的导热界面材料、均热性能更佳的散热器、性能更好的风机。

导热界面材料（TIMs）尽管体量很小，整个热阻网络中的重要一环。常用的导热界面材料有导热硅脂、导热硅胶带、导热凝胶、导热泥（putty）、导热胶等。

其中散热器的均温性能优化，可直接改善热源温度分布的均匀性，进而提高风冷效率。均温性能的散热器主要有纯铜散热器、热管散热器、蒸汽腔散热器等。

对于超高热流密度的器件，可选择液冷散热器或其他环路散热系统。

2.8 练习题及习题解答

练习题1：外部风扇仿真分析案例。

练习题2：内部风扇仿真案例。

练习题3：风冷散热器优化分析案例。

练习题4：瞬态大功耗仿真案例。