SYSNOISE 功能简介
本帖最后由 VibInfo 于 2016-4-15 14:38 编辑基本思路
我们知道，ANSYS/FLOTRAN是一个基于有限元方法的流体、热流分析程序，可以很好地解决流体的流动和流、固耦合传热等问题。
对于电机，需要分析电机内流体的流动，转子、定子因电磁影响产生热量，这些热量导致定转子的温升，这些温升又通过流体的流动(包括冷却器的影响)带走一些热量，使得电机定转子得到冷却，这就需要对流体和固体(定子、转子)进行热分析。在流体、热分析中，需要考虑转子旋转产生的影响。
在考虑转子发热的电机中，转子必须包括在分析模型中(要计算其热生成、与流体的热交换)，转子又是旋转的，那么在FLOTRAN中如何考虑转子的旋转呢?我们可以把转子当作一种流体(或者多种流体—转轴、铁芯、线圈、阻尼绕组等)，把已知的转动作为已知的速度条件施加在转动区域。实际上，在电机内有空气这种流体，在把转子，包括转轴、铁芯、线圈、绝缘、阻尼绕组等也作为流体，它们物性不同，并且差异很大，显然不能够作为一种流体来考虑，解决这个问题的办法是采用FLOTRAN的多组份分析，把空气和转子的转轴、铁芯、线圈、绝缘、阻尼绕组等作为不同的流体组份，那么就可以区分不同的物性了。
需要注意的是：
(1) 通过命令IC指定各组份的初始质量比;
(2) 不要激活多组份求解项，也就是说流体各组分之间不扩散，在整个求解过程中，保持初始组份条件;
(3) 指定组份类型为混合类型;
(4) 指定组份物性为可变的;
(5) 指定流体的初始物性(可以任意指定);
(6) 指定各组份的物性(可以是常数类型)。
基本过程及处理要点
1 模型
·几何模型
建立电机的几何模型，最好是参数化。也可以通过CAD建立。
模型中，需要包括电机的转子、定子、机座、空气，电机内的冷却器可以不考虑，但是转子上的风扇需要建立。并且把转子的铁芯、线圈、绝缘、阻尼绕组、转轴需要分离，不要把它们Add 在一起。定子也是如此。
模型中可以忽略对流动、热没有影响或者影响比较小，或者可以通过其它方式处理和模拟的部件，例如电机内的冷却器模型可以忽略，通过其它方式考虑它的影响。
总之，模型尽可能简化，以便得到较好的网格，同时降低计算规模。
·单元
流体和固体全部采用单元Flotran142。
单元类型号可以全部为1。
在单元选项中设定组份数，空气作为第一种组份，转动部分按材料性质的不同分开，每种材料为一个组分，组份数为空气与转动部分材料数之和。注意，Flotran的组份数最多为6个组份，一般情况下是够用的。如果划分的总组份数超过了6，那么可以将转子上各部件按材料特性分类，相同或相近的归在一起，总之使总组份数不超过6即可。
·材料
通过MP命令，或者相应的GUI定义定子的材料，注意材料类型号大于1，也就是说可以从2开始。定子线圈、铁芯、机座等分开定义。流体的材料类型号为1。
空气以及转动部分的材料特性在流体材料特性中定义(后面详细介绍)。
·实常数的运用
在流体分析中，用实常数可以模拟风扇和阻尼模型。
在电机的分析中，同样可以用实常数来模拟它们。但是，电机内的风扇通常是安装在转动部件上随着转子一起旋转，如果用Flotran中的风扇模型来模拟，比较困难。所以最好的办法就是建立实际的或者近似的固体模型，与转子的转轴一起作为一个组份，并且施加旋转速度。
另外，可以定义空的实常数号来区别转子上不同材料的部件，如转子线圈、铁芯等。
·网格划分
网格划分满足流体分析的基本要求。考虑到流体与固体材料物性差异很大，所以流体与固体交接区域保证一定的密度。
2 边界条件与载荷
·流动边界条件
空气的进口给速度或者相对压力;
空气的出口给速度或者相对压力;
空气与固体(定子)交接面，不用指定边界条件，程序自动指定固壁条件;
转子部分，按照流体处理，给定旋转速度(通过命令流的方式，按不同的径向位置施加切向速度)，轴向指定一个很小的速度;
·热边界条件
空气的进口指定温度(环境温度);
定子机座外壳(外表面)指定与环境空气的对流边界条件;
如果机座外壁有其它冷却系统，可以在对应位置施加热流边界;
转轴的两端(可能裸露在外部)，采用缺省的热边界，按绝热考虑;
空气与转子、定子交接面不用考虑，程序计算它们的热交换情况;
注意：流体的进口和出口不要指定热流、对流边界条件。
·热载荷(热源)
电机定、转子线圈、铁芯上的热生成率通过电磁场计算得到(模型的网格要相同)，然后读入电磁场结果文件，程序就把电磁场计算得到的热生成率施加到对应的单元上。如果知道定、转子各部件的热损耗(功率)，可以转化成热生成率(单位体积上的功率)直接施加在相应的体或者单元上。
电机内的冷却器的影响，同样以热生成率的方式施加在冷却器所在位置的单元上。按照冷却器的功率与所施加单元的体积计算热生成率，需要注意，这个热生成率应该为负数，表明是一个吸热源。即冷却器为吸热元件。
3 初始条件的定义
由于将转动部件作为流体考虑，那么系统中就有多种流体存在，这种多种流体成份按照Flotran多组份考虑。在模型中需要定义组份的初始质量比。
通过命令IC指定各组份的初始质量比，给每一个组份一个识别号，例如空气为sp01，转子线圈为sp02，在实际空气(或者转子线圈)所在的区域指定组份sp01(或者sp02)的质量比为1.0，而其它组份在这个区域的质量比为0.0 。要保证流体区域每个位置组份质量比之和为1.0。
4 组份类型
组份类型采用混合类型(CMIX)。定义方式如下：
flda,prot,dens,cmix
flda,prot,visc,cmix
flda,prot,cond,cmix
flda,prot,spht,cmix
5 流体材料物性定义
·初始物性
流体材料的物性设置为可变的，方法如下：
flda,vary,dens,t
flda,vary,visc,t
flda,vary,cond,t
flda,vary,spht,t
由于流体材料物性可变，需要定义流体的初始物性，这些物性包括密度、导热系数、比热、粘性系数，需要给定初始值，初始值可以任意指定，也可以采用转子的某些材料或者空气的物性。方法如下：
flda,nomi,dens,初始密度
flda,nomi,visc,初始粘度
flda,nomi,cond,初始导热系数
flda,nomi,spht,初始比热
·真实材料的物性(如常数值)
在定义材料物性可变，并定义了初始物性后，需要指定流体各组份的实际的物性参数，例如按常数值考虑，定义方式如下：
msprop,n,spht,constant,value_sph
msprop,n,dens,constant,value_dens
msprop,n,cond,constant,value_cond
msprop,n,visc,constant,value_visc
其中，n=1，2，3…..，表示为第n种组份，value_sph、value_dens、value_cond、value_visc所对应材料的比热、密度、导热系数、粘度。
有多少组分就需要定义多少组。转动部件上的固体材料也按此定义，除了粘度外，需要输入对应材料的实际物性值，固体材料的粘度可以设定为一个大数，因为转子区域已经指定了全部的速度，它们的流动情况已知，不影响动量方程的求解，而在不考虑粘性生热的能量方程中，不需要粘度。
6 其它求解控制
求解的控制和参数选取，与通常的流固耦合传热分析一致，注意不要激活多组分输运求解，即在整个求解过程中，在流动区域保持初始的组份质量比不变，各种组份之间不相互扩散。命令：
flda,solu,spec,0/f
在流固耦合传热(共轭传热)分析中，由于流体和固体材料的热特性相差很大，常常为几个数量级，能量方程为严重的病态方程，求解过程中温度可能会出现比较大的震荡，甚至造成负温，为了避免这种情况，可以采用MSU算法：
flda,advm,temp,msu
哎，现在什么都讲耦合，什么都讲交叉，我想这是一个很大的误区，很多都是为了写文章和申请硬拉在一块的，退一步讲就算真是耦合问题又有几个人是采用耦合的理论去解决的呢？ 本帖最后由 VibInfo 于 2016-4-15 14:38 编辑
确实现在什么都说是耦合，方法也是多种多样，绝大部分都是用一些近似模型来处理耦合问题的，或者都是将其中的某些相转化成另一相的载荷形式进行研究。不过气热弹耦合还是非常值得关注的 你从事这方面的研究应该有一段时间了吧
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