渦流仿真
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渦流仿真的視頻教程
手把手教你Maxwell 2D渦流場(chǎng)仿真-實(shí)心導(dǎo)體的集膚效應(yīng)歐姆損耗和交流電阻【搞仿真的晴博】
這個(gè)案例用一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)心導(dǎo)體演示了2D渦流場(chǎng)的仿真流程，然后進(jìn)一步分析了歐姆損耗和交流電阻的計(jì)算方法。
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渦流仿真的實(shí)例教程
卡迪夫大學(xué)
http://www.ansys.com/zh-cn/other/hall-of-fame/archive/2017/cu
潮汐流渦輪機(jī)尾跡的仿真和測(cè)量結(jié)果：位于法國(guó)濱海布洛涅市的IFREMER將ANSYS Fluent中得到的結(jié)果與水槽柜測(cè)試結(jié)果相結(jié)合。
問(wèn)題:
要讓潮汐流渦輪機(jī)充分發(fā)揮潛力，并為可靠的可再生能源做出重要貢獻(xiàn)，了解潮汐流渦輪機(jī)的尾跡性質(zhì)就變得非常重要。為了計(jì)算機(jī)械載荷、陣列布局和部署多個(gè)渦輪機(jī)的潛在環(huán)境影響，工程師需要能夠準(zhǔn)確地對(duì)渦輪機(jī)尾跡進(jìn)行特征描述。該圖像將利用高級(jí)湍流模型計(jì)算的尾跡計(jì)算仿真與在IFREMER水槽柜測(cè)試設(shè)施中獲得的長(zhǎng)時(shí)間曝光照片相結(jié)合。研究人員用該測(cè)試得到的數(shù)據(jù)，對(duì)使用這一特定類型的湍流模型的尾跡仿真進(jìn)行驗(yàn)證，有望更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)潮汐流渦輪機(jī)后方尾跡的性質(zhì)和范圍。這樣也能更好地預(yù)測(cè)位于陣列下游的渦輪機(jī)受到的變動(dòng)載荷，從而提高潮汐能的可靠性，降低潮汐能的成本。
解決方案:
ANSYS Fluent提供分離渦流仿真（DES）模型等高級(jí)湍流模型。這些模型將雙方程RANS模型的計(jì)算經(jīng)濟(jì)性與尾跡仿真所需的大渦流仿真（LES）精度完美結(jié)合。開(kāi)展仿真的目的是使用完整渦輪機(jī)幾何模型改善對(duì)渦輪機(jī)尾跡的預(yù)測(cè)結(jié)果。之前想使用LES為尾跡建模的研究人員，不得不使用致動(dòng)器線或多孔盤代替完整的渦輪機(jī)幾何模型，從而簡(jiǎn)化渦輪機(jī)的幾何模型。提交的圖像將渦輪機(jī)的DES仿真與水槽柜驗(yàn)證測(cè)試的照片相結(jié)合。ANSYS CFD預(yù)測(cè)了尾跡的長(zhǎng)度和特性；詳細(xì)仿真顯示了在時(shí)間有限的水槽柜測(cè)試中需要重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。
使用的軟件:
ANSYS Fluent
展開(kāi) 在10米乘1米的二維管道煤炭燃燒，如圖1所示。由于對(duì)稱性，只建半寬度的模型。二維管道的入口被分成兩部分：管道中心附近的高速氣流以50米/秒的速度進(jìn)入，跨度為0.125米；另一部分以每秒15米的速度流入，跨度為0.375米。來(lái)流都是1500k的空氣。煤顆粒以0.1 kg/s的質(zhì)量流量(爐內(nèi)總流量為0.2 kg/s)進(jìn)入高速氣流中心附近的爐內(nèi)。風(fēng)道壁的恒溫為1200 K。根據(jù)入口尺寸和平均入口速度，雷諾數(shù)約為100,000，即流動(dòng)是湍流。煤和載氣通過(guò)內(nèi)環(huán)區(qū)進(jìn)入燃燒室。熱的、旋轉(zhuǎn)的二次空氣通過(guò)外環(huán)區(qū)域進(jìn)入。燃燒產(chǎn)物從壓力出口排出。
煤炭燃燒的化學(xué)反應(yīng)式
煤炭顆粒以DPM離散相的方式導(dǎo)入模型，計(jì)算燃燒有限化學(xué)反應(yīng)以及溫度場(chǎng)，空氣流場(chǎng)。
溫度場(chǎng)
煤炭顆粒分布
考慮輻射傳熱模型后的溫度場(chǎng)
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展開(kāi) 湍流引起的大渦流也會(huì)產(chǎn)生噪聲或?qū)Y(jié)構(gòu)施加壓力載荷。因此，建筑物和橋梁設(shè)計(jì)工程師，就需要考慮結(jié)構(gòu)周圍湍流中產(chǎn)生的渦流所引起的壓力載荷。
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展開(kāi) 飛機(jī)渦流脫落現(xiàn)象的常見(jiàn)觀察是阻力增加、噪音增加和升力降低。
以下是渦流脫落仿真可以幫助進(jìn)行飛機(jī)性能分析的幾種方式。
渦流脫落仿真如何支持飛機(jī)性能分析
升力和阻力分析
分析飛機(jī)表面的流動(dòng)行為和壓力分布。
交替的低壓區(qū)和高壓區(qū)或流動(dòng)分離會(huì)降低升力。
湍流渦流的形成增加了氣動(dòng)阻力。
穩(wěn)定性分析
分析飛機(jī)表面周圍的流動(dòng)行為，以確定影響穩(wěn)定性的渦流脫落效應(yīng)，例如：
抖振
振動(dòng)
尾流
滾動(dòng)不穩(wěn)定
噪聲分析
確定由于渦流脫落而容易產(chǎn)生噪音的區(qū)域。
音調(diào)噪音——靠近機(jī)翼、機(jī)尾或發(fā)動(dòng)機(jī)艙。
寬帶噪聲——飛機(jī)的尾跡；在起飛和降落時(shí)更為明顯。
深入了解影響飛機(jī)性能的上述因素，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠做出必要的設(shè)計(jì)優(yōu)化決策，從而最大限度地提高飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)效率和性能。
優(yōu)化飛機(jī)設(shè)計(jì)以減少渦流脫落效應(yīng)
使用 CFD 工具，可以生成飛機(jī)和流動(dòng)模型。通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的控制方程進(jìn)行精細(xì)離散化和數(shù)值分析，可以獲得可以研究渦流脫落模式的流場(chǎng)。CFD 工具可以利用有限元法 (FEM) 或有限體積法 (FVM)等方法來(lái)求解氣流的納維-斯托克斯方程。
仿真模型中阻流體周圍的流動(dòng)行為、壓力分布和渦流脫落模式的可視化可以作為參考來(lái)決定飛機(jī)的改裝需求。
展開(kāi) 這篇文章盡是公式，放兩張渦流仿真的動(dòng)態(tài)圖吧。一個(gè)隨音圈位置變化，一個(gè)隨頻率變化。渦流效應(yīng)會(huì)減少電感，但增加電阻損失。
渦流仿真的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
渦流仿真的最新內(nèi)容
一期一會(huì) | 什么是湍流？8個(gè)月前
算力的提高，尤其是GPU的使用，有助于通過(guò)各種SRS/RANS混合模型將SRS模型用于工業(yè)流程，包括：
尺度自適應(yīng)仿真（SAS）
分離渦仿真（DES）
阻尼分離渦流仿真（SDES）
應(yīng)力混合渦流仿真（SBES）
嵌入式大渦仿真（ELES）
為什么了解湍流如此重要？
一期一會(huì) | 什么是流體流動(dòng)？8個(gè)月前
大渦流仿真（LES）及其變體是介于DNS和RANS之間的其他建模方法。LES可直接求解較大的湍流尺度，并對(duì)較小尺度進(jìn)行建模，使其比RANS更準(zhǔn)確。當(dāng)試圖對(duì)瞬態(tài)非常重要的流動(dòng)進(jìn)行建模時(shí)，例如汽車的外部空氣動(dòng)力學(xué)和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒，LES至關(guān)重要。
高級(jí)流體流動(dòng)仿真
了解流體流動(dòng)的能力是開(kāi)發(fā)有效計(jì)算模型的第一步。
圖2 油箱磁通密度分布云圖
采用ANSYS Maxwell軟件對(duì)兩種屏蔽結(jié)構(gòu)電渦流作用進(jìn)行仿真計(jì)算，得到兩種屏蔽結(jié)構(gòu)的電渦流分布如圖3所示。
07 小結(jié)
本文主要講述了IMDC的工程師使用水動(dòng)力通用仿真軟件建立三維水動(dòng)力學(xué)模型來(lái)對(duì)澤布魯日港港口由于潮汐產(chǎn)生的渦流進(jìn)行了仿真計(jì)算，并與ADCP的實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。IMDC的研究表明，三維水動(dòng)力的仿真計(jì)算結(jié)果具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確性和可靠性，可以服務(wù)于港口處產(chǎn)生的渦旋對(duì)港口淤積的影響研究。
例如，2023 R2將多GPU（multi-GPU）支持?jǐn)U展到了滑移網(wǎng)格、可壓縮流和渦流耗散模型燃燒仿真，這意味著現(xiàn)在可以使用Ansys? Fluent?多GPU求解器對(duì)內(nèi)燃機(jī)、離心泵和風(fēng)扇、渦輪增壓器和壓縮機(jī)、攪拌槽和反應(yīng)器以及液壓機(jī)械進(jìn)行增壓分析。
渦旋壓縮機(jī)在工作過(guò)程中，動(dòng)渦旋盤在偏心主軸帶動(dòng)下做公轉(zhuǎn)平動(dòng)、嚙合間隙處存在氣體泄漏等問(wèn)題，氣體流動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生渦流，仿真湍流模型可選取RNG
k-
湍流模型；另外計(jì)算過(guò)程中，高轉(zhuǎn)速下氣體在壓縮腔中停留的時(shí)間很短，來(lái)不及與外界進(jìn)行熱量交換，通常不必考慮換熱視為絕熱工作過(guò)程，壁面條件為無(wú)滑移絕熱壁面。
隨著Fidelity Charles的推出，我們 Cadence 已經(jīng)讓需要解決實(shí)際問(wèn)題并對(duì)物理現(xiàn)實(shí)流動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析的設(shè)計(jì)工程師能夠訪問(wèn)和使用快速、高分辨率的大渦流仿真。沒(méi)有什么比它更好的了，我迫不及待地想看到用戶用它做的新事情。Fideity CharLES 已經(jīng)被用于設(shè)計(jì)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器、高升力空氣動(dòng)力學(xué)和車輛外部空氣動(dòng)力學(xué)。
以下是渦流脫落仿真可以幫助進(jìn)行飛機(jī)性能分析的幾種方式。
渦流脫落仿真如何支持飛機(jī)性能分析
升力和阻力分析
分析飛機(jī)表面的流動(dòng)行為和壓力分布。
交替的低壓區(qū)和高壓區(qū)或流動(dòng)分離會(huì)降低升力。
大渦流仿真捕獲的氫火焰 （混合分?jǐn)?shù)）細(xì)節(jié)
仿真通過(guò)讓工程師能夠更快、更低成本地探索更多氫設(shè)計(jì)選項(xiàng)，將有助于行業(yè)應(yīng)對(duì)與氫能不斷普及相關(guān)的重大挑戰(zhàn)。
該項(xiàng)目名為“使用大型渦流仿真資源進(jìn)行首個(gè)完整發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算”（Firstfull engine computation with Large Eddy Simulation Resources，F(xiàn)ULLEST），仿真了DGEN380小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇、高壓壓氣機(jī)和燃燒室。
