通用機械行業(yè)解決方案

南瓜叔

2018年11月14日 09:48

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風電發(fā)電領域

人類歷史上很早就開始利用風能，通過風車來抽水、磨面，極大的節(jié)省了人力。進入科學技術大發(fā)展的二十世紀，人類開始利用風來產生電力，極大的擴展了風能的利用范圍。現在清潔的風電已經成為全球廣泛發(fā)展的綠色新能源中的一只重要力量，在未來擁有不可估量的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場前景。

為了不斷提高風電效率，降低發(fā)電成本，人類將大量高新科技技術應用于風力發(fā)電設備，使其成為了一個技術含量非常高的產品，其研發(fā)過程充滿了挑戰(zhàn)。當下，風電技術正朝著大功率、高可靠性、風場大規(guī)模、海上風電、永磁、直驅、新型復合材料葉片、智能控制等方向迅速發(fā)展，其中涉及到大量專業(yè)的計算機仿真領域，為仿真的應用提供了廣闊的空間：

結構強度問題：葉片、機架、塔架強度、變形；螺栓組接觸等；塔架穩(wěn)定性；地震危害分析；

結構疲勞問題：結構在變化風載下的壽命設計；設計壽命下的可靠性等；

流場分析：風場選址；葉片流型及機架外殼流線型優(yōu)化；

電磁分析：電機磁場分析等。

風力發(fā)電領域相關應用

風力發(fā)電機組強度、振動分析
風力發(fā)電機組疲勞壽命分析
風力發(fā)電機組流體力學分析
風力發(fā)電機組熱管理系統(tǒng)
風力發(fā)電機組電磁及多物理場分析
風力發(fā)電機組零部件制造工藝仿真

通用機械行業(yè)解決方案的圖1

葉片模型及葉片應力云圖

通用機械行業(yè)解決方案的圖2

機架疲勞壽命云圖

通用機械行業(yè)解決方案的圖3

葉片流體分析

風力發(fā)電相關仿真軟件模塊

幾何建模：ANSYS DesignModeler、ANSYS SpaceClaim

葉片復合材料處理：ANSYS ACP

結構仿真分析：ANSYS Mechanical

疲勞壽命分析：ANSYS nCode DesignLife

流體仿真分析：Ansys CFX、Fluent、ICEM CFD

海洋風電水動力學分析：ANSYS AQWA

旋轉電機設計專家：RMxprt

電磁場仿真分析：ANSYS Maxwell2D/3D

機電系統(tǒng)設計：ANSYS Simplorer

多物理場耦合分析：ANSYS Multiphysics/ANSYS AIM

變頻器等電氣設備熱設計：ANSYS ICEPAK

設計優(yōu)化分析：ANSYS DesignXplorer

設計優(yōu)化、可靠性和魯棒性分析：OptiSLang

多學科優(yōu)化和拓撲優(yōu)化：VR&D Gensis

液壓控制分析：HypNeu

鍛造成形及熱處理仿真：Deform

鑄造成形仿真：NovaCast

作業(yè)調度與高性能計算：PERA.Grid、ANSYS HPC

協同仿真環(huán)境及仿真流程與數據管理：ANSYS WorkBench、EKM

傳動機械領域

傳動機械就是利用機械方式傳遞動力和運動。機械傳動在機械工程中應用非常廣泛,有多種形式,主要可分為兩類：①靠機件間的摩擦力傳遞動力和運動的摩擦傳動，包括帶傳動、繩傳動和摩擦輪傳動等。摩擦傳動容易實現無級變速,大都能適應軸間距較大的傳動場合,過載打滑還能起到緩沖和保護傳動裝置的作用，但這種傳動一般不能用于大功率的場合，也不能保證準確的傳動比。②靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運動的嚙合傳動，包括齒輪傳動、鏈傳動、螺旋傳動和諧波傳動等。嚙合傳動能夠用于大功率的場合，傳動比較準確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度。傳動機械包括：變速箱、軸承、減速器、齒輪等設備或者零部件。

傳動機械領域相關應用

減速器零部件結構的強度、剛度分析
減速器結構動力學特性分析
減速器零部件的疲勞壽命分析
減速器零部件成型工藝仿真分析
軸承接觸分析
軸承強度與剛度分析
軸承動力學性能分析
軸承溫度以及熱應力分析
軸承疲勞分析與內部流場CAE分析
軸承可靠性分析
其他（齒輪箱潤滑特性、性能優(yōu)化問題）

通用機械行業(yè)解決方案的圖4

通用機械行業(yè)解決方案的圖5

傳動機械相關仿真軟件模塊

幾何建模：Ansys DesignModeler、Ansys SCDM

結構仿真分析：Ansys Mechanical

多體動力學分析：Recurdyn、MBD4ANSYS

疲勞壽命分析：Ansys nCode Designlife、Ansys Fatigue

流體仿真分析：Ansys CFX、Fluent

多物理場耦合分析：Ansys Multiphysics

鍛造成形工藝仿真：Deform

鑄造成形工藝仿真：NovaCast

設計優(yōu)化分析：Ansys DesignXploer

優(yōu)化、可靠性和穩(wěn)健性分析：OptiSLang

多學科優(yōu)化、拓撲優(yōu)化、設計優(yōu)化分析：VR&D Gensis

作業(yè)調度與高性能計算：PERA.Grid、ANSYS HPC

協同仿真環(huán)境及仿真流程與數據管理：ANSYS Workbench，EKM

泵領域

泵是輸送液體或使液體增壓的機械，是工業(yè)的心臟，在國民經濟的發(fā)展中一直發(fā)揮著十分重要的作用。泵的種類很多，大致可分為離心泵、柱塞泵、液壓泵等。泵在關系到國家經濟和國防安全的能源、石化、泵、航天、鋼鐵、軍工等重要領域就有大量應用。

按工作原理分，泵可分為葉片式泵、容積式泵和其他類型的泵。

泵的結構通常來說比較復雜、運行條件也是千差萬別，甚至有時候會非常惡劣。在泵的研發(fā)和運行過程中通常需要考慮的主要物理問題有：

（1）過流部件設計（對葉片泵而言，水力設計是最核心的內容之一）；

（2）結構件強度及剛度校核；

（3）結構件剛度校核；

（4）泵體散熱分析；

（5）機械振動及噪聲分析；

（6）零部件的疲勞壽命分析；

（7）結構優(yōu)化；

（8）機組啟停特性分析；

（9）事故條件下的機組水錘特性分析等。

隨著現代CAE仿真技術的日趨成熟，采用ANSYS軟件解決以上問題已經成為現實。企業(yè)對新產品的研發(fā)可以在試驗、經驗的基礎上結合這種先進的研發(fā)手段，從而提升研發(fā)設計能力、節(jié)省產品開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期，從而大幅度提高企業(yè)的市場競爭力。CAE仿真技術在解決、泵產品研發(fā)過程中部分常見工程如下。