活塞運(yùn)動(dòng)
關(guān)注創(chuàng)建者：博集華仿 創(chuàng)建時(shí)間：2019-07-06
活塞運(yùn)動(dòng)的視頻教程
Fluent -動(dòng)網(wǎng)格-活塞運(yùn)動(dòng)模擬
Fluent -動(dòng)網(wǎng)格-9-活塞運(yùn)動(dòng)模擬 案例簡(jiǎn)介： 模型如下圖所示：
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COMSOL-流固耦合-活塞運(yùn)動(dòng)
COMSOL流固耦合問題，大活塞推動(dòng)液體，推動(dòng)小活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 活塞與活塞套有摩擦力。
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1-29基于matlab的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
基于matlab的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，能有效仿真活塞運(yùn)動(dòng)。可更改曲柄滑塊機(jī)構(gòu)參數(shù)。程序已通過調(diào)試，可直接運(yùn)行。 購買后可下載視頻中的源程序文件。
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活塞運(yùn)動(dòng)的實(shí)例教程
活塞運(yùn)動(dòng)的流固耦合模擬
這里將會(huì)破解他們是如何在CFX中實(shí)現(xiàn)閥從完全關(guān)閉到打開的過程，解除ansys在技術(shù)上的一些鎖死。原文作者的原話如下：
當(dāng)流體模型包括幾何運(yùn)動(dòng)－例如轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，齒輪泵，血液泵或者內(nèi)燃機(jī)－就要求網(wǎng)格的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格的策略涵蓋了每個(gè)可以想得到的運(yùn)動(dòng)。特別是在流固耦合計(jì)算中涉及固體在流體中的大變形和大位移運(yùn)動(dòng)，ANSYS CFX結(jié)合ICEMCFD實(shí)現(xiàn)外部網(wǎng)格重構(gòu)功能，用來模擬特別復(fù)雜構(gòu)型的動(dòng)網(wǎng)格問題并不會(huì)產(chǎn)生壞的網(wǎng)格單元，這種運(yùn)動(dòng)可以是指定規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，比如汽缸的活門運(yùn)動(dòng)事件，也可以是通過求解剛體六自由度運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，配合ANSYS CFX的多構(gòu)型（Multi-Configuration）模擬，可以方便處理活塞封閉和邊界接觸計(jì)算。而且，對(duì)于螺桿泵、齒輪泵這種特殊的泵體運(yùn)動(dòng)，ANSYS CFX開發(fā)了獨(dú)特的浸入固體方法（immersed solids）不需要任何網(wǎng)格變形或重構(gòu)，采用施加動(dòng)量源項(xiàng)的方法來模擬固體在流體中的任意運(yùn)動(dòng)。基于以上兩種動(dòng)網(wǎng)格策略，用戶可以方便地解決任意復(fù)雜的動(dòng)網(wǎng)格問題。這是CFX 12新增的動(dòng)網(wǎng)格功能。這里我想描述一下Multi-Configuration and
Remeshing 的功能。下面是一個(gè)帶彈簧的活塞1自由度運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓力大于彈簧力時(shí)，活塞上移，活塞一開始處于封閉狀態(tài)的，這也是目前CFD網(wǎng)格技術(shù)的瓶頸，但是CFX12 在處理這種問題上獨(dú)辟蹊徑，采用多構(gòu)型和網(wǎng)格重劃分結(jié)合的辦法有效解決這一難題。
下面我們會(huì)開始模擬這個(gè)過程。在CFD中無法模擬閥由完全關(guān)閉到開啟的過程，因?yàn)檫@個(gè)過程需要由面網(wǎng)格拉伸出體網(wǎng)格才可以實(shí)現(xiàn)，在CFX中我們可以通過Multi-Configuration來實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程，而閥一旦開啟后，剩下的即可通過remeshing功能來不斷改善網(wǎng)格輕松模擬出來。
展開 image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學(xué)耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p>在往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中，連桿將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)。連桿始終處于高應(yīng)力狀態(tài)，負(fù)載隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而增加。通常來說，發(fā)動(dòng)機(jī)中有一個(gè)零件故障就需要更換整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)所有零件的設(shè)計(jì)都至關(guān)重要，以使它們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行壽命期間不會(huì)發(fā)生故障。連桿是其中的關(guān)鍵部件，需從疲勞角度進(jìn)行分析。使用 Basquin 高周疲勞準(zhǔn)則預(yù)測(cè)疲勞壽命。</p><p>本例基于comsol“多體動(dòng)力學(xué)模塊”中的“三缸往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)”模型，其中發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件被模擬為柔性體，其余部件被模擬為剛體。各部件通過不同類型的關(guān)節(jié)進(jìn)行連接。該技術(shù)顯著減小了模型尺寸，同時(shí)保持了裝配中的力平衡。
展開 剖面圖 (Cross- Section View)
二、基礎(chǔ)振動(dòng)：徑向振動(dòng)與圓周振動(dòng)
為了詳細(xì)的觀察振膜的機(jī)械振動(dòng)情況，把振動(dòng)分為徑向振動(dòng) (Radial) 和圓周振動(dòng) (Circular)，這兩種運(yùn)動(dòng)有助于分析各種振膜運(yùn)動(dòng)模式的形成。
簡(jiǎn)單理解徑向振動(dòng) (Radial Vibrations)，就是以振膜中心為圓心（假設(shè)振膜為圓形），以圍繞著圓心的振膜部分振動(dòng)，是主要的發(fā)聲振動(dòng)。如圖所示，就是一圈涂有藍(lán)色的振膜振動(dòng)。顯然，這種振動(dòng)是對(duì)稱的。
徑向振動(dòng) (Radial)-某振膜振幅圖@375Hz
相對(duì)的，圓周振動(dòng) (Circular Vibrations) 就是振膜的非對(duì)稱運(yùn)動(dòng)。如圖所示，在外圍的振膜，一部分振膜朝上運(yùn)動(dòng)（涂藍(lán)），一部分振膜下運(yùn)動(dòng)（涂紅）。這兩種振動(dòng)相互獨(dú)立的機(jī)械振動(dòng)，兩者互不干擾。
圓周振動(dòng) (Circular Vibrations)-某振膜振幅圖@375Hz
理論上，振膜應(yīng)該不會(huì)發(fā)生圓周振動(dòng)，因?yàn)閳A周振動(dòng)不會(huì)在完全對(duì)稱的振膜上激發(fā)。但是實(shí)踐上振膜一些很小的瑕疵(比如是振膜或線圈的質(zhì)量不均）就會(huì)引發(fā)圓周振動(dòng)。根據(jù)Frankort (1979) 發(fā)表的論文顯示，圓周振動(dòng)會(huì)帶來失真，但是的影響甚微，為了更加直觀地顯示振膜振動(dòng)，一些示意圖甚至?xí)雎缘魣A周圓周振動(dòng)的影響，盡管如此，圓周運(yùn)動(dòng)依然可以激發(fā)多極點(diǎn)（雙極、四極等等）的非正常振動(dòng)（譯注：可能是分割振動(dòng)）。
三、圖解振膜振動(dòng)方式
1. 活塞運(yùn)動(dòng) (Piston Mode)
活塞運(yùn)動(dòng)是指振膜整體沿著軸線同步運(yùn)動(dòng)，振膜沒有發(fā)生其他形變，就像活塞運(yùn)動(dòng)一樣。
展開 一、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)原因分析
發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)是由于燃燒的混合氣在氣缸中產(chǎn)生爆發(fā)力, 爆發(fā)壓力推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng), 活塞通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 由于點(diǎn)火時(shí)刻的間歇性, 活塞的上下變速運(yùn)動(dòng)和曲軸的旋轉(zhuǎn)變速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的不平衡力和力矩導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)。針對(duì)三缸機(jī), 曲軸旋轉(zhuǎn)一圈, 每120度產(chǎn)生一次點(diǎn)火, 點(diǎn)火會(huì)導(dǎo)致扭矩波動(dòng)。對(duì)于四缸機(jī), 曲軸旋轉(zhuǎn)一圈, 每90度產(chǎn)生一次點(diǎn)火;對(duì)于六缸機(jī), 曲軸旋轉(zhuǎn)一圈, 每60度產(chǎn)生一次點(diǎn)火, 發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)運(yùn)動(dòng)就更能平穩(wěn)些。因此, 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)力學(xué)的機(jī)理進(jìn)行動(dòng)力分析對(duì)減振也相當(dāng)重要。
1.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力分析
為了方便計(jì)算, 我們作兩個(gè)假設(shè)和兩個(gè)簡(jiǎn)化:曲軸作勻速運(yùn)動(dòng), 角速度為常數(shù)ω;把連桿簡(jiǎn)化成小孔中心處的m2和大孔中心處的m1, 如圖1所示。活塞A作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng), 曲柄OB繞曲軸中心O點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 連桿AB作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng), 曲柄轉(zhuǎn)角為α, 連桿擺角為β, 曲柄半徑為r:
變形可得:
對(duì)活塞位移求二階導(dǎo)數(shù), 可以得到活塞運(yùn)動(dòng)的加速度:
圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)示意圖
通過建模分析, 可以發(fā)現(xiàn)加速度有兩個(gè)諧振量是引起往復(fù)慣性力的根源, 這也是發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)的根源。
假設(shè)連桿比為0.5, 圖2分別是曲軸轉(zhuǎn)速為700r/min, 900r/min, 1100r/min時(shí), 活塞的加速度。從圖2可以看出, 發(fā)動(dòng)機(jī)不加平衡機(jī)構(gòu)的時(shí)候, 活塞運(yùn)動(dòng)加速度幅值隨著曲軸轉(zhuǎn)速的增加而增加。通過上述分析, 我們計(jì)算了活塞的加速度, 分析了發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的根源。活塞的運(yùn)動(dòng)、氣體爆發(fā)力、旋轉(zhuǎn)慣性力在水平方向的分量是產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)水平振動(dòng)的根源。往復(fù)慣性力、旋轉(zhuǎn)慣性力在豎直方向上產(chǎn)生的分量是豎直方向的振動(dòng)。上述力在空間力系上進(jìn)行簡(jiǎn)化還會(huì)產(chǎn)生慣性力矩。
展開 工程實(shí)例：二維活塞運(yùn)動(dòng)
6.局部重構(gòu)法
1、基本特點(diǎn) 2、算法原理
3、基本設(shè)置
① 區(qū)域面網(wǎng)格重構(gòu) ② 局部面網(wǎng)格重構(gòu)
③ 2.5D網(wǎng)格重構(gòu) ④ 尺度重構(gòu)間隔
工程實(shí)例：存儲(chǔ)分離 工程實(shí)例：三維活塞運(yùn)動(dòng)
工程實(shí)例：不規(guī)則活塞運(yùn)動(dòng) 工程實(shí)例：兩圓柱旋轉(zhuǎn)
7.尺寸函數(shù)及耦合運(yùn)動(dòng)
1、尺寸函數(shù)算法 2、尺寸函數(shù)的GUI
3、尺寸函數(shù)使用技巧 4、6DOF耦合運(yùn)動(dòng)及原理
5、6DOF求解技巧
工程實(shí)例：耦合運(yùn)動(dòng)存儲(chǔ)分離
8.UDF基礎(chǔ)
1、1、UDF基礎(chǔ)
① UDF數(shù)據(jù)類型 ② UDF循環(huán)工具
③ 特殊數(shù)據(jù)類型及工具
2、解釋UDF與編譯UDF 3、UDF一般使用流程
工程實(shí)例：基于UDF的二維機(jī)翼強(qiáng)迫振動(dòng)
9.UDF使用實(shí)例
1、動(dòng)網(wǎng)格UDF介紹
① DEFINE_CG_MOTION ② DEFINE_GEOM
③ DEFINE_GRID_MOTION
工程實(shí)例：基于UDF的二維機(jī)翼強(qiáng)迫振動(dòng)
10.振動(dòng)方程數(shù)值解法
1、增量形式的振動(dòng)方程
2、龍格-庫塔法求解振動(dòng)方程的UDF開發(fā)
工程實(shí)例：基于UDF的二維機(jī)翼流固耦合計(jì)算
11.輔助功能及使用技巧
1、用Events功能改變邊界條件 2、定常問題求解
3、非定常計(jì)算技巧
① NITA方法加快計(jì)算速度
展開 
活塞運(yùn)動(dòng)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
活塞運(yùn)動(dòng)的最新內(nèi)容
OptiStruct的活塞式壓縮機(jī)殼體介紹1個(gè)月前
- **減振降噪**：隔離并衰減活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)與噪聲。
- **散熱**：散發(fā)壓縮過程產(chǎn)生的熱量。
**結(jié)構(gòu)形式**：
- **開啟式**：整體鑄造結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，用于大中型工業(yè)壓縮機(jī)。
預(yù)告 | Ansys渠道合作伙伴1月活動(dòng)安排4個(gè)月前
/strong></a></p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><hr></div><h3><strong>1月28日 | Ansys Fluent 網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)模塊介紹遠(yuǎn)程培訓(xùn)</strong></h3><p><br></p><p><strong>簡(jiǎn)介：</strong>許多實(shí)際工程問題涉及到物體運(yùn)動(dòng)或邊界變形 ，如發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部活塞運(yùn)動(dòng)
同時(shí)，針對(duì)軸向柱塞泵的氣蝕難題，Cradle CFD結(jié)合拉伸網(wǎng)格、多相流模型以及空化模型，實(shí)現(xiàn)了活塞運(yùn)動(dòng)與氣蝕過程的全流程仿真，從網(wǎng)格生成到侵蝕指數(shù)評(píng)估提供了完整的解決方案。
本期直播講堂請(qǐng)到了海克斯康工業(yè)軟件專家蔣釗，在直播間中講師將深入講解泵閥領(lǐng)域基于Cradle CFD的流體解決方案，以及結(jié)合多個(gè)實(shí)際案例介紹Cradle CFD仿真技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用與賦能價(jià)值。敬請(qǐng)關(guān)注！
但壓力波傳播速度是聲速，如果活塞運(yùn)動(dòng)的速度接近甚至超過聲速呢，壓力波根本就來不及通知前方空氣。所以，空氣分子就都擠在一起，就這樣在開放的空間被壓縮了，進(jìn)而空氣溫度升高，溫度計(jì)算公式是這樣的，飛行器你可以理解成就是個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的活塞。
按照這公式，以音速運(yùn)動(dòng)，也就是1馬赫，被壓縮的空氣溫度將變?yōu)樵瓉淼?.2倍。5
而高溫空氣再通過輻射，將熱量傳給飛行器。
它的工作原理是使用驅(qū)動(dòng)單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲信號(hào)，這其中產(chǎn)生了一個(gè)類似活塞的運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)振膜，最后振膜驅(qū)動(dòng)空氣產(chǎn)生聲音。工作原理雖然簡(jiǎn)單，但它們實(shí)際上是復(fù)雜的裝置。
為了制造聲音，需要幾個(gè)不同的組件，如磁極、聲線圈、擋板、隔膜、防塵罩和框架等一起工作，以提供各種尺寸的動(dòng)聽的聲音，并作為眾多產(chǎn)品的一部分。仿真所有裝置系統(tǒng)雖然是可能的，但成本過于昂貴。
流動(dòng)中產(chǎn)生的阻尼力，將地震動(dòng)能，通過活塞在阻尼介質(zhì)中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱量耗散掉，使活塞運(yùn)動(dòng)速度逐漸降低，達(dá)到阻尼耗能的目的。
特點(diǎn)：粘滯阻尼器是一種無剛度的速度型阻尼器，工作時(shí)不會(huì)改變結(jié)構(gòu)的固有動(dòng)力特性，只對(duì)結(jié)構(gòu)提供附加阻尼，阻尼力—位移滯回曲線飽滿近似矩形，使其具有穩(wěn)定的動(dòng)力特性和很強(qiáng)的耗能能力。
V形圈密封性能良好，耐高壓，壽命長(zhǎng)，通過調(diào)節(jié)壓緊力，可獲得最佳的密封效果，但V形密封裝置的摩擦阻力及結(jié)構(gòu)尺寸較大，主要用于活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封，它適宜在工作壓力為p>50MPa，溫度-40~80℃的條件下工作。
氣閥工作過程如圖１所示，活塞運(yùn)動(dòng)初期壓縮機(jī)處于膨脹過程，吸排氣閥片均處于關(guān)閉狀態(tài)，隨著活塞向下運(yùn)動(dòng)壓縮腔內(nèi)壓力逐漸減小；當(dāng)壓縮腔內(nèi)壓力ｐｓ小于吸氣壓力ｐ１時(shí)吸氣閥片打開進(jìn)行吸氣過程，活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)吸氣過程結(jié)束；隨后活塞開始向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入壓縮過程，此時(shí)吸氣閥片關(guān)閉，壓縮腔內(nèi)壓力ｐｓ逐漸升高；當(dāng)ｐｓ大于排氣壓力ｐ２時(shí)排氣閥片打開進(jìn)入排氣階段；活塞繼續(xù)運(yùn)行到上止點(diǎn)后排氣結(jié)束，壓縮機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)。
行程閥控制的順序動(dòng)作回路：在圖示狀態(tài)時(shí)首先使電磁閥3通電，則液壓缸1的活塞向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞桿上的擋塊壓下行程閥4時(shí),行程閥4換向，使缸2的活塞向右運(yùn)動(dòng);電磁閥3斷電后,液壓缸1的活塞向左運(yùn)動(dòng);當(dāng)行程閥4復(fù)位后，液壓缸2的活塞也退回到左端。完成所要求的順序動(dòng)作采用行程閥的順序動(dòng)作回路，順序動(dòng)作可靠，但想改變動(dòng)作順序較困難。
活塞式壓縮機(jī)
1、工作原理
活塞式壓縮機(jī)的工作是氣缸、氣閥和在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞所構(gòu)成的工作容積不斷變化來完成。
