渦流仿真的案例
2017年名人堂作品賞析：卡迪夫大學
卡迪夫大學
http://www.ansys.com/zh-cn/other/hall-of-fame/archive/2017/cu
潮汐流渦輪機尾跡的仿真和測量結果：位于法國濱海布洛涅市的IFREMER將ANSYS Fluent中得到的結果與水槽柜測試結果相結合。
問題:
要讓潮汐流渦輪機充分發揮潛力，并為可靠的可再生能源做出重要貢獻，了解潮汐流渦輪機的尾跡性質就變得非常重要。為了計算機械載荷、陣列布局和部署多個渦輪機的潛在環境影響，工程師需要能夠準確地對渦輪機尾跡進行特征描述。該圖像將利用高級湍流模型計算的尾跡計算仿真與在IFREMER水槽柜測試設施中獲得的長時間曝光照片相結合。研究人員用該測試得到的數據，對使用這一特定類型的湍流模型的尾跡仿真進行驗證，有望更加準確地預測潮汐流渦輪機后方尾跡的性質和范圍。這樣也能更好地預測位于陣列下游的渦輪機受到的變動載荷，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）模型等高級湍流模型。這些模型將雙方程RANS模型的計算經濟性與尾跡仿真所需的大渦流仿真（LES）精度完美結合。開展仿真的目的是使用完整渦輪機幾何模型改善對渦輪機尾跡的預測結果。之前想使用LES為尾跡建模的研究人員，不得不使用致動器線或多孔盤代替完整的渦輪機幾何模型，從而簡化渦輪機的幾何模型。提交的圖像將渦輪機的DES仿真與水槽柜驗證測試的照片相結合。ANSYS CFD預測了尾跡的長度和特性；詳細仿真顯示了在時間有限的水槽柜測試中需要重點關注的區域。
使用的軟件:
ANSYS Fluent
展開 基于FLUENT有限速率/渦流耗散模型仿真煤粉燃燒中的多焦化學反應 ￥299
在10米乘1米的二維管道煤炭燃燒，如圖1所示。由于對稱性，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。來流都是1500k的空氣。煤顆粒以0.1 kg/s的質量流量(爐內總流量為0.2 kg/s)進入高速氣流中心附近的爐內。風道壁的恒溫為1200 K。根據入口尺寸和平均入口速度，雷諾數約為100,000，即流動是湍流。煤和載氣通過內環區進入燃燒室。熱的、旋轉的二次空氣通過外環區域進入。燃燒產物從壓力出口排出。
煤炭燃燒的化學反應式
煤炭顆粒以DPM離散相的方式導入模型，計算燃燒有限化學反應以及溫度場，空氣流場。
溫度場
煤炭顆粒分布
考慮輻射傳熱模型后的溫度場
收費文件列表
展開 一期一會 | 什么是湍流？
湍流引起的大渦流也會產生噪聲或對結構施加壓力載荷。因此，建筑物和橋梁設計工程師，就需要考慮結構周圍湍流中產生的渦流所引起的壓力載荷。
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一期一會 | 從這里開啟工程仿真的旅程
展開 CFD學習：渦流脫落模擬
飛機渦流脫落現象的常見觀察是阻力增加、噪音增加和升力降低。
以下是渦流脫落仿真可以幫助進行飛機性能分析的幾種方式。
渦流脫落仿真如何支持飛機性能分析
升力和阻力分析
分析飛機表面的流動行為和壓力分布。
交替的低壓區和高壓區或流動分離會降低升力。
湍流渦流的形成增加了氣動阻力。
穩定性分析
分析飛機表面周圍的流動行為，以確定影響穩定性的渦流脫落效應，例如：
抖振
振動
尾流
滾動不穩定
噪聲分析
確定由于渦流脫落而容易產生噪音的區域。
音調噪音——靠近機翼、機尾或發動機艙。
寬帶噪聲——飛機的尾跡；在起飛和降落時更為明顯。
深入了解影響飛機性能的上述因素，使系統設計人員能夠做出必要的設計優化決策，從而最大限度地提高飛機的空氣動力學效率和性能。
優化飛機設計以減少渦流脫落效應
使用 CFD 工具，可以生成飛機和流動模型。通過對每個單元的控制方程進行精細離散化和數值分析，可以獲得可以研究渦流脫落模式的流場。CFD 工具可以利用有限元法 (FEM) 或有限體積法 (FVM)等方法來求解氣流的納維-斯托克斯方程。
仿真模型中阻流體周圍的流動行為、壓力分布和渦流脫落模式的可視化可以作為參考來決定飛機的改裝需求。
展開 
揚聲器額定阻抗估算
這篇文章盡是公式，放兩張渦流仿真的動態圖吧。一個隨音圈位置變化，一個隨頻率變化。渦流效應會減少電感，但增加電阻損失。
介紹 Fidelity CharLES - 加速、準確的大渦模擬
隨著Fidelity Charles的推出，我們 Cadence 已經讓需要解決實際問題并對物理現實流動結構進行深入分析的設計工程師能夠訪問和使用快速、高分辨率的大渦流仿真。沒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 已經被用于設計噴氣發動機燃燒器、高升力空氣動力學和車輛外部空氣動力學。這是真正的交易 - 快速、準確的 LES，為設計和優化做好準備。
能源可持續 | 氫與仿真的力量：降低排放并加速實現凈零排放
大渦流仿真捕獲的氫火焰 （混合分數）細節
仿真通過讓工程師能夠更快、更低成本地探索更多氫設計選項，將有助于行業應對與氫能不斷普及相關的重大挑戰。在虛擬環境中設計并測試氫相關技術，可以加速產品上市進程，這對于政府和行業競相實現2050年凈零碳排放的目標至關重要。
Ansys Advantage 雜志：探究更多卓越工程仿真
Ansys Advantage雜志由Ansys官方出品，是一本屢獲殊榮的出版刊物。其刊登關于客戶如何運用工程仿真實現驅動的故事，了解各行業專家如何通過仿真提高產品開發效率，并降低成本創造更多附加值，面向工程師群體的豐富內容展現了各規模類型企業在工程仿真領域的最佳實踐和創新成就。該雜志每期均有特定主題，以解決技術問題為核心，實時了解影響未來工程的行業發展趨勢。
展開 弧形屏蔽結構對變壓器漏磁改善作用分析
圖2 油箱磁通密度分布云圖
采用ANSYS Maxwell軟件對兩種屏蔽結構電渦流作用進行仿真計算，得到兩種屏蔽結構的電渦流分布如圖3所示。從圖3中可以看出，采用矩形屏蔽結構對油箱的漏磁具有一定的改善作用，但由于屏蔽邊緣磁通密度集中造成屏蔽邊緣具有較強的電渦流聚集，容易造成局部的高溫區，對變壓器的效率改善作用不大；采用圓弧形屏蔽結構得到電渦流分布從中間逐漸過渡到兩側，沒有電渦流聚集的現象，油箱的溫度變化均勻，降低了電渦流密度，對變壓器的損耗較小，降低了最高點的溫度，可有效地改善變壓器的效率。矩形屏蔽結構的最大電渦流密度為1 119 kA/m2，弧形屏蔽結構的最大電渦流密度為400 kA/m2，可降低最大電渦流密度達64%，同時采用圓弧形的結構布置，同樣的長度及寬度上的屏蔽結構，弧形屏蔽結構的表面積要大于矩形結構，能夠有效地降低漏磁，并且降低了油箱的電渦流損耗，提高了變壓器的效率。
圖3 油箱電渦流密度分布云圖
3 結語
變壓器是煤礦開采輸配電系統中必備的元件，隨著開采自動化程度的提高，對供電系統的容量及穩定性要求不斷提高，變壓器的容量也隨之不斷增加，由此帶來的漏磁成為變壓器使用的重要問題。變壓器油箱的漏磁是造成變壓器效率較低及損耗較大的主要位置，針對變壓器的油箱漏磁采用增加硅鋼片屏蔽結構的方式改善漏磁問題。依據變壓器油箱的磁通回路分布，設計了圓弧形屏蔽結構，并采用仿真計算的形式對圓弧形屏蔽結構的效果進行分析，并與常規的矩形屏蔽結構進行對比。經過ANSYS Maxwell軟件對油箱的磁通密度及電渦流密度的仿真計算，結果表明，兩種屏蔽結構均可改善油箱的漏磁，圓弧形屏蔽結構相比矩形屏蔽結構可減小最大磁通密度達50%，降低最大電渦流密度達64%，且不存在邊緣磁通密度集中及電渦流聚集的現象。
展開 一期一會 | 什么是流體流動？
流體流動的數值仿真
在中等雷諾數下，可以根據納維-斯托克斯方程（不包括湍流建模）對湍流進行直接數值仿真（DNS）。然而，由于直接數值仿真所需的計算資源過多，而大多數工程流動的雷諾數過高，所以難以進行直接數值仿真。例如，任何體積足以運載人類的飛行器都超出了DNS的能力（Re = 400萬）。
因此，工程師將雷諾平均納維-斯托克斯（RANS）方程與湍流建模相結合，為湍流提供有效的表征。RANS模型通過雷諾應力計算湍流引起的額外動量和熱量傳遞。RANS模型在工程應用中得到了廣泛采用，因為其計算密度低于DNS，同時為多種類型的湍流提供了合理的準確性。
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，并對較小尺度進行建模，使其比RANS更準確。當試圖對瞬態非常重要的流動進行建模時，例如汽車的外部空氣動力學和燃氣輪機發動機內的燃燒，LES至關重要。
高級流體流動仿真
了解流體流動的能力是開發有效計算模型的第一步。層流求解相對簡單，工程師可以使用確定性數學模型。然而，這些模型的適用范圍有限。
大多數實際問題都涉及湍流，由于其不穩定和不確定的特性，湍流最難建模。對湍流進行準確建模仍然是工程師正在積極解決的一項挑戰。
不過，現在他們可以利用Ansys Fluent來應對挑戰。Ansys Fluent軟件是業界領先的流體仿真工具，以其先進的物理建模功能和高精度著稱。
Fluent軟件是工程師的強大工具，可為復雜的流體仿真問題提供高效準確的解決方案。
展開 基于v2-f 湍流模型模擬強自由渦流
本案例基于COMSOL軟件的v2-f湍流模型模擬了旋流器內的強渦流運動，仿真結果如圖所示：
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COMSOL軟件資料
2.基于COMSOL Multiphysic電渦流傳感器的仿真和設計
http://www.yanfabu.com/Wk_index_fileview_id_26141.html
電渦流探頭是電渦流傳感器的核心部件。本文從電磁場理論出發,通過二維有限元法構建電渦流探頭模型,運用COMSOL Multiphysic軟件對電渦流探頭的電磁特性進行仿真,研究線圈結構對電渦流傳感器性能的影響。依據仿真設計一種反射式環形結構電渦流傳感器探頭,并進行實驗驗證。
3.電流變液的研究和應用及其與CAE的結合
http://www.yanfabu.com/Wk_index_fileview_id_25808.html
中仿科技公司(CnTech)擁有一支充滿活力、不斷進取、富于創新的優秀團隊,近幾年業務增長迅速.由CnTech和COMSOL公司共同舉辦的"COMSOL 2010中國區用戶年會"分別于2010年10月26日和10月28日在上海交通大學和清華科技園舉辦,將近500位從事仿真技術的同行出席大會
4.基于COMSOL Multiphysics的核級石墨氧化行為研究
http://www.yanfabu.com/Wk_index_fileview_id_26157.html
在高溫氣冷堆中,研究核級石墨的氧化行為至關重要。本文給出完整的石墨氧化模型,并詳細分析了有效擴散系數與溫度關系。基于石墨密度不變和線性化氧化動力學假設,給出半無限大一維線性模型的解析解并給出"準穩態"概念。進而,利用COMSOL Multiphysics給出非線性二維氧化模型的數值解。
展開 
【CAE案例】利用三維水動力模型研究模擬澤布魯日港的渦流模式
對水動力模型的敏感性分析表明，計算結果對靠近港口邊緣的河床摩擦非常敏感，且水平渦流粘滯度的變化也會導致港口內出現不同數量的渦。
07 小結
本文主要講述了IMDC的工程師使用水動力通用仿真軟件建立三維水動力學模型來對澤布魯日港港口由于潮汐產生的渦流進行了仿真計算，并與ADCP的實際測量結果進行了對比。IMDC的研究表明，三維水動力的仿真計算結果具有相當高的準確性和可靠性，可以服務于港口處產生的渦旋對港口淤積的影響研究。
格物云CAE
一款國產可控云端仿真平臺，結構、流體、水動力仿真軟件場景化模塊化，支持多格式網格導入(.med、.inp、.cdb、.cgns等)和高性能并行計算，降低CAE使用門檻，拓展CAE應用范圍，加速工業企業研發制造數字化轉型。平臺支持云端CAE仿真生成工業APP，構建完全交互式仿真社區，快速實現行業通用經驗軟件化。
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展開 渦旋壓縮機切向泄漏瞬態流場特性
圖14 出口溫度
4 結論
本文針對適用于微型壓縮空氣儲能系統的渦旋壓縮機為研究對象，建立了含徑向間隙的三維瞬態仿真模型，采用結構化網格劃分方法，通過動網格技術模擬了含徑向間隙的渦旋壓縮機腔內流體流動過程，揭示了腔內氣體瞬時流場變化規律，獲得了工作過程中腔內速度矢量場、壓力場、溫度場變化的諸多流場信息。仿真分析結果如下。
（1）泄漏對速度矢量場分布影響較大。嚙合間隙出泄漏速度的范圍較寬且平均流速較大，遠遠大于腔內的平均流速，泄漏區域氣體流速紊亂容易形成渦流且呈一定的速度梯度。
（2）泄漏對溫度場的不均勻分布有較大影響，氣體泄漏促進了溫度從中心壓縮腔往邊緣擴散，加劇了壓縮腔內溫度分布不均勻程度，加快了渦旋壓縮機與外界環境達到換熱平衡的工作進程。
（3）壓力擴散迅速，泄漏對壓力場分布不均勻程度影響較弱，同一腔內壓力分布均勻，大小差別在5%以內，從中心壓縮腔向外延伸，不同壓縮腔壓力峰值呈梯度變化，壓差較為明顯。由于排氣孔并非設置在渦旋盤中心處，所以對稱壓縮腔壓力略有不同，但其分布具有相同的趨勢，其壓差主要與排氣孔通流截面的大小有關，排氣孔通流截面越小，壓差越大。
展開 Ansys發布新版本 | Ansys 2023 R2憑借顛覆性的仿真技術推動行業創新
利用大規模計算加速仿真
Ansys 2023 R2使用戶能夠運行大型仿真任務，并幫助他們突破高性能計算（HPC）的硬件容量局限——無論是在本地還是在云端。增強型求解器算法利用GPU加速仿真。在Ansys 2023 R2中，流體系列產品使更多工業仿真能夠在原生GPU上運行，從而大幅減少求解時間和總功耗。例如，2023 R2將多GPU（multi-GPU）支持擴展到了滑移網格、可壓縮流和渦流耗散模型燃燒仿真，這意味著現在可以使用Ansys? Fluent?多GPU求解器對內燃機、離心泵和風扇、渦輪增壓器和壓縮機、攪拌槽和反應器以及液壓機械進行增壓分析。
仿真驅動型3D設計工具Ansys? Discovery?可以提高實時結構物理的預測準確度，同時將薄壁件的GPU內存需求降低了10倍。Discovery中的細分幾何結構建模提供了一種創建和編輯復雜部件的新方法，使用戶幾乎能夠立即查看許多常用計算機輔助設計（CAD）模型的“假設”更改結果，包括拓撲優化結果。至今，Discovery 已從2019版的4項功能發展到2023 R2新版本的50項功能，包括湍流模型、電磁和基于制造約束的拓撲優化。
Ansys? Speos?光學系統設計軟件也利用了GPU加速功能，現在可完全支持光線追跡的光學仿真。此外，Speos還通過GPU加速支持3D輻照度，幫助設計人員更好地分析光的作用。在光子級別，Ansys Lumerical仿真工具在時域有限差分（FDTD）求解器中增加了新的Express模式，使用戶能夠使用NVIDIA GPU運行仿真。
展開 世界航空技術發展報告
為提高航空發動機的創新能力，國外十分注重航空動力設計、仿真和新技術研究工作。2020年，美國和歐洲在發動機設計、高保真仿真、混合電力系統等方面取得了新的進展。
（三）航空動力新技術
為提高航空發動機的創新能力，國外十分注重航空動力設計、仿真和新技術研究工作。2020年，美國和歐洲在發動機設計、高保真仿真、混合電力系統等方面取得了新的進展。
（1）美國阿貢國家實驗室聯合雷神技術公司開發航空發動機設計新技術
2020年6月，美國能源部阿貢國家實驗室與雷神技術公司達成合作研究與開發協議，計劃利用高性能計算和機器學習算法優化現代航空發動機的燃燒室和渦輪的冷卻設計方案。雙方將首先使用Nek5000源代碼對大量發動機部件進行壁面解析仿真，隨后利用生成的高保真度數據訓練具備深度學習能力的空間仿真器，以捕獲近壁熱傳導。這種替代模型能夠實現高保真仿真，同時降低計算的成本。
（2）法國研究團隊利用超級計算機完成整臺航空發動機高保真仿真
2020年7月，法國CERFACS 實驗室使用來自歐洲高級計算合作組織（Partnership for AdvancedComputing in Europe，PRACE）的超級計算機資源，聯合賽峰集團等機構，首次完成了整臺航空發動機全機高保真度仿真。該項目名為“使用大型渦流仿真資源進行首個完整發動機計算”（Firstfull engine computation with Large Eddy Simulation Resources，FULLEST），仿真了DGEN380小型渦扇發動機的風扇、高壓壓氣機和燃燒室。
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