通用機械行業仿真應用概述

叫我大帥比

2018年9月7日 11:23

通用機械是應用范圍廣、具有通用性特點的各類機械設備。通用機械包括各類動力機械、驅動機械、工程機械、傳動機械、液壓控制機械、各類加工機械設備等。通用機械行業涵蓋的工業品、覆蓋的工業領域非常多，是各類工業應用領域的基礎。所以，一個國家（地區）的通用機械行業發展水平反映出國家（地區）整體制造業的技術水平和能力。

通用機械在產品研發、設計、運行等階段，在考慮其滿足工作要求的同時，還必須考慮其安全性、穩定性、經濟性等各項指標。因此，CAE技術是通用機械研發、設計所不可缺少的技術和手段，特別是在全球范圍的工業4.0時代，智慧工廠、智能制造對基于數字化、云計算的CAE技術的依耐性更為迫切。毫不夸張的講，CAE技術是工業4.0的核心技術之一，是創新設計、智慧工廠建設的基礎。在我國，中國制造2025將迎來通用機械工業發展的黃金時期，同時CAE技術將在各個層級、各個階段完全融入和推動通用機械工業以及中國制造業的高速發展。

旋轉機械領域

旋轉機械是工業領域非常重要的動力裝備，通用的包括汽輪機、燃氣輪機、水輪機、鼓風機、壓縮機等。近年來，隨著國家產業升級、節省減排、中國制造2025等規劃的相繼推出，對旋轉機械相關的性能也提出了越來越高的要求。

旋轉機械非常復雜，通常工作在高溫、高壓、高速旋轉的環境中，要達成各方面的研發目標就需要解決大量的工程問題。隨著現代CAE技術的日趨成熟，企業完全可以將這種先進的研發手段與傳統的試驗和設計經驗相結合，形成互補，從而提升研發設計能力，有效地指導新產品的研發設計，降低開發成本，縮短開發周期，從而大幅度提高企業的市場競爭力。

安世亞太及其強大的仿真技術可以為旋轉機械的設計研發提供堅強的CAE支撐，包括一維葉片快速設計、二維葉柵通流分析、模板化的總體性能快速評估和整機三維流體動力學、靜力學、動力學、疲勞壽命、流固耦合、顫振失速、模態、動態響應、噪聲分析及優化。這些設計分析、優化工作貫穿于產品研發的各個階段，可創造大量的技術成果。

旋轉機械相關應用

葉片快速設計
葉柵通道快速通流分析
汽輪機濕蒸汽兩相流非平衡態流動分析
濕蒸汽兩相流非平衡態流動分析
透平機械三維非定常流動數值模擬
透平瞬態問題
透平機械流固耦合穩態分析
透平機械顫振氣動阻尼計算
旋轉機械結構強度、振動和疲勞分析
旋轉機械工藝成形仿真

在Ansys BladeModeler中設計葉輪

葉片流場分析

增壓器離心式壓氣機的結構靜、動力學分析

旋轉機械相關仿真軟件模塊

一維設計工具：Vista CCD，CPD等系列

葉片設計工具：BladeGen，BladeModeler

葉柵網格生成工具：TurboGrid

高級網格生成工具：IcemCFD

結構仿真分析：ANSYS Mechanical，nCode Designlife

流體仿真分析：ANSYS CFX，Fluent

流固耦合分析：ANSYS FSI

優化設計分析：Ansys DesignXplorer，optiSLang

多學科優化和拓撲優化：VR&D Gensis

鍛造成形仿真：Deform

鑄造成形仿真：NovaCast

作業調度與高性能計算：PERA.Grid、ANSYS HPC

協同仿真環境及仿真流程與數據管理：ANSYS Workbench、EKM

電機領域

電機是一種應用最為廣泛的能量轉換裝置，按照能量轉換方式分為發電機和電動機兩個大類。電機系統是一個集電氣、機械、動力學、散熱、電子電路、控制系統等眾多學科專業于一體的復雜系統。在電機的實際研制過程中，必須進行電機的電磁性能設計、機械性能設計、通風及熱設計，研究多學科、多物理場及其多場耦合等方面的問題。

電機領域相關應用

電機電磁場分析
電機機械結構分析（強度、模態、振動、疲勞）
電機通風散熱分析
電機多物理場耦合分析
電機電路及控制系統仿真
零部件機械制造工藝仿真

電機振動響應分析

某電機通風散熱設計

電機電路及控制系統仿真

電機領域相關仿真軟件模塊

幾何建模：ANSYS DesignModeler、ANSYS SpaceClaim

結構仿真分析：ANSYS Mechanical

疲勞壽命分析：ANSYS nCode DesignLife、Ansys Fatigue

流體仿真分析：Ansys CFX、Fluent、ICEM CFD

旋轉電機設計專家：RMxprt

電磁場仿真分析：ANSYS Maxwell2D/3D

機電系統設計：ANSYS Simplorer

多物理場耦合分析：ANSYS Multiphysics/ANSYS AIM

設計優化分析：ANSYS DesignXplorer

設計優化、可靠性和魯棒性分析：OptiSLang

多學科優化和拓撲優化：VR&D Gensis

液壓控制分析：HypNeu

鍛造成形仿真：Deform

鑄造成形仿真：NovaCast

作業調度與高性能計算：PERA.Grid、ANSYS HPC

協同仿真環境及仿真流程與數據管理：ANSYS Workbench、EKM

鍋爐領域

鍋爐是一種能量轉換設備，其主要工作原理是利用燃燒后釋放的熱能或工業生產中的余熱傳遞給容器內的水，使水達到所需要的溫度或一定壓力蒸汽的熱力設備。根據應用主要分為民用鍋爐和工業鍋爐，其中工業鍋爐由于其設計用途及安全水平要求，其技術要求遠高于民用鍋爐，廣泛的用于電站、船舶、機車和石化、工礦企業。

工業鍋爐一般設計大型化、燃燒充分、蒸汽溫度高、壓力大，一旦發生事故則會造成較大的經濟財產和生命損失。因此其安全性、效率及可靠性要求方面均比較高。隨著計算機技術的發展，計算機仿真在鍋爐設計生產中發揮出愈來愈重要的作用，在燃燒效率（燃燒充分性）分析，鍋爐結構及熱分析（強度、穩定性、抗震、傳熱），鍋爐疲勞等方面應用都很廣泛。