在SolidWorks Flow Simulation中创建用户定义的流体的5个简单步骤

在SolidWorks Flow Simulation中创建用户定义的流体的5个简单步骤
Posted in: 模拟与分析
2022年11月30日 编辑December 1, 2022

SolidWorks Flow Simulation Engineering数据库通常具有运行仿真所需的一切。但是,很少有数据库缺乏数据库,您可能需要自己建模流体。幸运的是,创建和使用用户定义的流体并与它们一起运行模拟非常简单。以下是创建用户定义的流体的五个步骤SolidWorks流量模拟!

Step One | Finding the Fluid Properties

甚至在打开Solidworks之前,我们需要找到要使用模拟的流体的属性。在此示例中,我将找到并使用橄榄油的性质。请注意,对于气体,可压缩液体和非牛顿流体,您将需要一些不同的特性。但是,这里讨论的原则将适用于每种类型的流体。同样,请记住Solidworks期望的单位也很重要。默认单元(SI)单元与以下属性列出,但可以在工程数据库选项菜单中更改它们。

要定义液体,您将需要以下属性:

  • 密度 - kg/m^3
  • Dynamic (Absolute) Viscosity – Pa⋅s 
  • 特定的热容量 - j/(kg·k)
  • 导热率 - w/(m·k)

SolidWorks流量模拟的优势之一是其对温度依赖性特性的支持。您可以在几个特定温度值或静态值下输入属性。请注意,对于温度依赖性特性,默认温度单位是​​开尔文。现在,有一个问题是在哪里找到这些属性。虽然Google搜索可能是一个不错的开始(我建议您搜索所需的流体名称,然后是流体属性),但结果通常是不可靠的或可疑的。如果液体进行了充分的研究,工程Toolbox可能会拥有您需要的所有属性。如果失败,您可能需要查看流体动力学教科书,制造商的数据表,甚至在研究出版物中查找您要寻找的属性的附录。

For this example, I found several research papers on the various fluid dynamic properties of olive oil and used their data for the following steps.

步骤二|如何安排和保留数据

一旦找到所需的属性,可能需要以易于输入固体作品的方式排列它们。通常有必要将单元转换为标准SI单元(或您选择的单元)。即使您在正确的单元中找到了所有属性,我仍然建议将它们保存在SolidWorks之外的文件中作为备份,因为SolidWorks版本更新可以清除您的默认数据库。保存材料数据的最佳方法之一是在电子表格中。电子表格也是创建流体统计模型,然后创建表以能够将其输入工程数据库的理想选择。

Below, I have copied and pasted density and viscosity of olive oil from a journal article I found into an Excel spreadsheet. In the right set of columns, I converted the property values from imperial to SI. Note that I’ve placed the temperature column on the far left and order of the other fluid property columns. Arranging them like I have will make inputting them into the database easier.

Heat capacity and thermal conductivity for olive oil from different publications. Heat capacity and thermal conductivity for olive oil from different publications.

我发现了来自不同出版物的橄榄油的特定热容量和热电导率,并制作了与上面的电子表格相似的电子表格。

第三步|在工程数据库中创建用户定义的流体

After all this prep-work, we are finally ready to open SOLIDWORKS. To give the software the properties that we just found and compiled, you will need to open the Engineering Database on the Flow Simulation tab of the command manager.

Opening the Engineering Database on the SOLIDWORKS Flow Simulation tab of the command manager. Opening the Engineering Database on the SOLIDWORKS Flow Simulation tab of the command manager.

从这里,您需要导航到要在数据库树中创建的条目类型。就我们而言,这将是液体。请注意,对于每类项目,都有预定义的条目,Solidworks已经为我们拥有的条目以及用户定义的条目。您将需要导航到用户定义的部分,以创建一个新的条目。从那里您可以从工具栏中选择新项目,并创建新液体。

从Solidworks流量模拟工具栏中选择新项目以创建新液体 从Solidworks流量模拟工具栏中选择新项目以创建新液体

步骤四|将数据输入到工程数据库中

创建了新的流体后,您将自动将其用于该流体的项目属性选项卡。您将需要流体的名称,而SolidWorks所需的每个属性都需要一个非零值。在为每个属性输入一个值之前,数据库将不允许您关闭。如果您需要在完成输入值之前关闭工程数据库,请放入任意占位符值,以便您可以关闭窗口并稍后进行编辑。

将数据输入到SolidWorks Flow Simulation的Enigneering数据库中 将数据输入到SolidWorks Flow Simulation的Enigneering数据库中

As mentioned earlier, you can input temperature-independent values for each property or as a function of temperature. To input temperature dependent values, you need to go to the tables and curves tab. In the dropdown menu, select the property you want to input, then simply copy and paste from your spreadsheet into the table.

如果我在相同的温度值中拥有几个属性,我想使用的一个技巧是隐藏我刚刚输入的属性的列,然后复制下一组值,如下所示:

隐藏属性的列并复制下一组值 隐藏属性的列并复制下一组值

这比CTRL选择两个分离的列或需要为每个流体特性具有一个温度柱更容易。请注意,如果数据中间的给定温度点处缺少值,则该值不起作用。但是,这对于在电子表格中进行补救是相对简单的。您需要做的就是为该特定属性的温度创建一个新列,并删除具有缺失属性的温度单元。

例如,我发现了不同论文中特定的热容量和热导率的值,并且在不同的温度下与密度和粘度的值进行了测量。我需要做的就是将此值复制并粘贴到工程数据库中。每个属性的温度值不需要相同。

Copying and pasting values into the engineering database for user defined fluids Copying and pasting values into the engineering database for user defined fluids

One thing to keep in mind is that SOLIDWORKS linearly interpolates between the points for each property. If you need finer precision, you need to find a larger set of data, one with more temperatures. If you cannot find a larger dataset, you may be able to interpolate with a different method (cubic, spline etc.) in your spreadsheet and use those values to get a smoother property curve.

Step Five | Using the Fluid

Once you have input all the properties from your spreadsheet, you can save the fluid and close the engineering database window. You can go back into the database and edit a fluid or even export it to be used by another user. All user-defined materials are stored as .xml files in “C:\ProgramData\COSMOS Applications\Flow Simulation [YEAR]” by default. This can be changed under Flow Simulations -> Tools -> Options -> General to a shared drive or to a folder that will not be overwritten with a version change.

Once you have saved the user-defined fluid, you can use it as you would any other fluid in SOLIDWORKS Flow Simulation. You can add it to a simulation from the wizard tool or add it to an already existing project in its general settings.

在SolidWorks Flow模拟中使用新的用户定义的流体 在SolidWorks Flow模拟中使用新的用户定义的流体

结论

虽然起初似乎有些艰巨,但在SolidWorks流量模拟is relatively straightforward if you follow these five steps. Often the most challenging part is finding the properties of the fluid you want and converting them into the appropriate units (again, spreadsheets are your friend). Once you have the properties, it is very easy to input them into SOLIDWORKS and run your simulation.

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2022年11月30日
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