“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示

本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。

作品名稱：基于Ansys Fluent的電子膨脹閥空化特性數值與實驗研究

作者： 張克鵬 | 浙江三尚智迪科技有限公司 技術中心主任

關鍵詞：電子膨脹閥；空化特性；數值模擬；實驗研究；Ansys Fluent；流動噪聲；閥芯結構優化

作者說

Ansys Fluent能提供不同類型流動的求解器以及一系列物理模型，良好的用戶界面提供可視化工具，方便查看分析結果及數據分析。浙江三尚智迪科技有限公司技術團隊在進行產品研發中，Ansys Fluent 軟件的動/變形網格技術可以很好的模擬閥門閥芯在滑動過程的瞬態過程，分析人員只需要指定初始網格和運動壁面的邊界條件，網格變化完全由求解器自動生成。Ansys Fluent獨有的局部網格重構技術可用于非結構網格、變形較大問題以及物體運動規律事先不知道而完全由流動所產生的力所決定的問題。Ansys Fluent 所具有的嵌套網格功能也極大提升了瞬態運動類型問題的分析效率。

在面對復雜流動及傳熱傳質分析問題的過程中，Ansys Fluent 的非耦合隱式算法、耦合顯示算法及耦合隱式算法可以應對各種求解需求。因此，Ansys Fluent 在技術研發過程中，可利用其高效準確的分析能力，大幅度減少物理樣品制作過程、試驗驗證過程以及這期間產生的各種費用成本，真正實現仿真驅動創新的目的。

Ansys Fluent是理想可靠的仿真工具，幫助我們快速實現對空調系統電子膨脹閥噪聲特性的研究目標；它提供了前所未有的精度，可提供與測試結果高度的仿真結果。

電子膨脹閥噪聲測試系統平臺

電子膨脹閥是空調系統的關鍵控制部件，主要用于流量調節和節流膨脹。但在小開度下，制冷劑流經電子膨脹閥時會因節流產生兩相流，氣相的形成與潰滅會產生噪聲。本研究通過 Ansys Fluent 數值分析，探究不同開度下制冷劑進入閥內的空化特性，以闡明電子膨脹閥流動誘導噪聲的產生原因。為此設計了帶閥芯凹槽結構的電子膨脹閥，并對閥門流動噪聲進行實驗對比分析。結果表明：隨閥開度增大，制冷劑流量、氣相比例和湍動能均減小；相同工況下，優化模型的最大噪聲水平較原模型降低 10.3%，顯著低于原模型的最大峰值。

挑戰/需求

作者所在機構希望通過仿真工具探究電子膨脹閥不同開度下制冷劑的空化特性，靈活更改閥開度及閥芯結構，模擬開度和結構變化后空化現象、流量、氣相比例、湍動能及流動噪聲的變化；仿真結果需與實驗結果相近，從而為電子膨脹閥的結構優化和降噪設計節約時間與成本。

使用工具

Ansys Fluent

最終成果

優化設計的電子膨脹閥閥針造型，可以使電子膨脹閥工作過程中最大噪聲水平顯著降低

該研究利用 Ansys Fluent 完成了不同開度下電子膨脹閥內制冷劑空化特性的數值模擬，結合實驗對比分析，明確了開度對流量、氣相比例、湍動能及噪聲的影響規律；設計出帶閥芯凹槽的優化模型，其最大噪聲水平較原模型降低 10.3%，獲得了空化與噪聲關聯的可靠數據，為電子膨脹閥降噪設計提供了依據。

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