離心風扇的案例
UG NX離心風扇的三維模型創建方法【轉載】
目標：建立離心風扇的三維模型
方法：通過拉伸，凸臺，拔模，草圖，加強筋，實例特征等命令的綜合運用建立模型。
步驟：第一步，用圓柱體命令建立風扇底座。圓柱體底面直徑為200mm，高度為2mm，見下圖。
圖1風扇底座
第二步，運用凸臺命令建立風扇主軸，凸臺直徑為80mm，高度為60mm，如圖2。接著對其進行拔模，拔模角度為15°，如圖。
圖2建立主軸
圖3拔模效果
第三步，運用凸臺命令在主軸上建立頂部特征，凸臺直徑為20mm，高度為5mm，如圖4。接著用三角形加強筋加固凸臺，如圖5。
圖4凸臺效果
圖5建立加強筋
第四步，對上述建立的模型進行抽殼處理，厚度為2mm，如圖6所示。接著，在頂部建立孔特征，孔直徑為10mm，如圖7。
圖6抽殼效果
圖7孔特征
第五步，在底面建立草圖，如圖8，并進行拉伸，拉伸高度為70mm，如圖9。接著，運用實例特征對剛才拉伸建立的特征進行圓形陣列，數量為30，如圖10。
圖9拉伸效果
圖10圓形陣列效果
第六步，運用偏置曲線及拉伸命令建立扇葉的頂部。偏置曲線的偏置距離為70mm，如圖11。拉伸的高度為2mm，偏置距離為25mm，如圖12。
圖11偏置曲線
圖12拉伸效果
第七步，通過拉伸建立開口特征，拉伸距離10mm，偏置距離為2mm，如圖13。
圖13建立開口特征
第八步，對相關的邊進行倒圓角，如圖14。最終的效果如圖15。
圖14倒圓角
展開 每周一文_20201213——論文搜索&閱讀那些事兒
舉個例子，我們今天就要搜索“離心風扇的噪音”的相關文獻（在搜索之初，我們可能都不知道離心風扇還分成前向風扇，后向風扇，徑向風扇）。首先要確定搜索的物品的大類。這一步要求我們盡可能的找到該物品的各種名字。以離心風扇為例。中文：離心風扇，離心風機，等。英文：centrifugal fan, centrifugal blower, 等。確定好物品以后，我們要確定研究的類型。你是研究離心風扇的噪音。那么關鍵字就是噪音和氣動噪音。英文：noise, aerodynamic nosie, acoustics,或者是aeroacoustics。有了這些認知，你要搜索的“離心風扇的噪音”就變成了“離心風扇的噪音”“離心風機的噪音”“離心風扇的氣動噪音”“離心風機的氣動噪音”“noise of centrifugal fan”“noise of centrifugal blower”“centrifugal fan noise”“centrifugal blower noise”“aeroacoustics of centrifugal fan”“aeroacoustics of centrifugal blower”等等關鍵詞的組合了。
待確定好了關鍵詞就可以利用他們搜索論文了。這一步不需要你把上一步全部的名字都用進去。你隨便找幾個你認為有代表性的名字，放在搜索引擎中試一下。記得把搜索的年份限定一下。我一般使用近5年或近10年作為年份的篩選條件。因為研究年份近的都是最新的研究成果。有些小伙伴會有疑問了，那以前的經典就不看了嗎？不是的，經典的老文章十有八九都會在這些新文章的文獻里出現。所以不用擔心會錯過。一般找個3-5篇引用數比較高的文獻就可以了（技巧：網頁翻個5頁就差不多了。這里面應該能有50篇文章了。不要找同一批作者的文章。要找不同作者的文章。
展開 FloEFD熱仿真分析之模型簡化（二）
FloEFD熱仿真分析之模型簡化（二）
CAE白堤
風扇是一種流動邊界條件，可以再未指定邊界條件或調入邊界條件或熱源的所選固體表面上指定風扇。
風扇類型
根據風扇的出風方向，一般風扇分為軸流風扇、離心風扇和混流風扇；
軸流風扇：
流體沿著扇葉的中心軸向進入扇葉，沿扇葉的中心軸向流出；軸流風扇的特點是風量大、風壓低，適合于系統壓力損失相對較小的場合；
離心風扇：
流體沿著扇葉的中心軸向進入扇葉，沿扇葉徑向流出；離心風扇的特點是風量小、風壓高，適合于高系統阻抗特性及氣流進出方向垂直的場合。
斜流風扇：
流體沿著扇葉的中心軸向進入扇葉，沿扇葉軸向及扇葉徑向流出；
根據風扇所處的位置，一般風扇分為外部風扇、內部風扇
外部風扇：
外部風扇包括入口風扇和出口風扇，入口風扇的流動方向是從風扇到流體，出口風扇的流動方向是從流體到風扇；FloEFD將環境壓力條件定義為入口風扇的總壓和出口風扇的靜壓；
內部風扇：內部風扇具有出口面和入口面
風扇特性：
風扇特性主要涉及風量、靜壓、風扇特性曲線
風量Q：是指扇葉每分鐘可吹動的空氣體積，單位立方尺/分（CFM）；
靜壓P：是指風扇運轉時所吹出的空氣如果不能自由流動所產生的壓力，單位mmH2O；
風扇特性曲線（PQ曲線）：風壓與風量之間的關系；軸流風扇特性曲線相對而言比較平坦，一般建議使軸流風扇的工作點處于特性曲線的右側區域。離心風扇特性曲線相對而言比較陡峭，一般建議工作點處于特性曲線的左側區域。
展開 CAD/CAE在大型汽輪 發電機設計研發中的應用
3.3 蝸殼外型對集電環冷卻離心風扇性能的CFD研究
風扇蝸殼的作用是將離開葉輪流出的氣體按一定方向導出，并將氣流的部分動壓轉變為靜壓。為了制造方便，離心風扇的機殼普遍采用矩形截面。在離心風扇中，蝸殼寬度B一般是不變的，而且有可能為葉輪寬度的數倍。因此，氣體流出葉輪后，由于流道截面突然增加，流速急劇改變，因此將產生損失；同時，由于氣流方向與蝸殼的相互作用，在蝸殼內會產生沖擊、二次流及漩渦等，由此也會產生相應損失。
本文中的集電環冷卻離心風扇采用的是方型外罩，對風扇的性能影響是明顯的。為此，作者采用了試驗和數值模擬兩種方式對其進行了研究。
根據試驗測得的數據，將模型風扇分別采用蝸殼外罩和方型外罩時的全壓流量特性曲線繪制如下圖9所示：
圖9 模型風扇全壓流量特性曲線對比
由上圖9可以看出：相同的試驗條件下，風扇采用方型外罩和依據一元理論設計得到的蝸殼外罩，二者性能差別明顯：采用蝸殼外罩時，風扇的最大流量可達0.63m3/s，此流量工況下對應的全壓值為1637.8Pa；而采用方型外罩最大流量只能達到0.29 m3/s，此流量工況下對應的全壓值為390.7Pa。采用方型外罩能達到的最大流量只有蝸殼外罩的46%,而在此最大流量工況下所能達到的全壓值只有蝸殼外罩的23.9%。
再比較相近流量工況點的性能：如二者都在流量約為0.24 m3/s的工況點下運行，采用方型外罩全壓升只能達到620Pa多一些，而采用蝸殼外罩則可以達到大約2150Pa,相差是非常明顯的，前者只有后者的28.8%。
展開 
一文get電子產品散熱仿真（內含案例）
主動散熱（強制風冷）
即強制對流的方式散熱，具體來說是就是采用風扇進行強制風冷。相較于被動散熱，主動散熱的優點是散熱效果大大提升，缺點是增加成本，產生了噪音問題，以及風扇性能在長期使用下存在不穩定的風險。
若必須采用強制風冷的情況下，如何選擇風扇成為關鍵。風扇主要分為兩種，軸流風扇（axial fan）和離心風扇（radial fan），我們并非風扇廠家，故本文僅供讀者做一些基本了解：
（左）軸流風扇 （右）離心風扇
軸流風扇的特點是噪聲小，流量大，風壓低。離心風扇的特點剛剛好相反。離心風扇雖然嚴格意義上講，更適合風阻大的場合，比如筆記本電腦中，但是兩者的實際使用中并沒有特別嚴格的界限。
散熱問題的仿真
散熱問題的仿真，本質上來說是對熱流固耦合（FSI）問題的求解，并且往往涉及整機結構，尤其對于強制風冷而言，因其涉及到湍流模型，更是復雜。這也無可避免使得設計師對精度有所擔憂，盡管如此，在工程應用中，合理運用好仿真工具，仍然是十分必要的設計手段。
軟件的選擇
在電子產品散熱領域，應用最廣泛的是西門子的FLOTHERM軟件，此外，ANSYS的ICEPAK應用也很廣泛。具體采用什么軟件，主要看自身的需求。
展開 基于STARCCM+的多翼離心風扇流場分析
從圖中可以更加明顯的看到流量在軸向上分布非常不均勻，其主要原因是空氣從外界進入葉輪前由于多翼離心風機軸面流道的特點，無法使軸向進氣能很好的均勻的導出徑向出氣，所以無法避免的造成了軸向速度分布不均勻。從優化的角度需要對軸面流道和進氣裝置的導流特性進行優化。
圖8 XZ、XY截面示意圖
圖9 XY截面葉輪示意圖
在XY截面上，建立面上葉輪內部Vxy矢量的相對速度流線分布圖，如圖12所示。圖中可見葉輪間都或多或少的存在葉間渦，其中約有 2/5 的流道中渦占據一半位置以上，在流量集中區域渦相對較小，但仍然存在。因此葉間渦的作用對多翼離心風機中的影響不可忽視。而葉間渦形成的主要原因是由于多翼離心風機葉輪有著很大的正沖角和較大的相對液流角變化導數，所以造成了葉片上的邊界層分離和形成了正壓力梯度，從而不可避免的形成了葉間的二次渦流動。圖13表示葉輪間的實際相對液流角度的變化情況。對比圖12可見，對于葉間渦流較大的區域液流角變化很不規律，這主要受渦流的影響造成的。從實際液流角和葉片相對出口角相比可見，實際液流角較葉片相對出口角都會小十幾度甚至幾十度，這就是有限葉片造成的速度滑移直觀體現。
展開 案例分享 | CFD在風扇高效化設計的應用
風扇設計的CFD仿真應用
風扇葉片是送風機械的主要部件，CFD仿真是提高風扇葉片的效率非常有效的設計工具。通過葉輪周圍的流體流動狀態的可視化，可以掌握湍流的發生位置，由葉片的工作能量和靜壓的計算結果可以預測風扇的送風效率。
仿真模型
要點:在實用計算負荷范圍內建立仿真模型，對在保證工程精度的前提下進行送風性能評價非常重要。
1. 包含外殼
? 風扇整體模型
非軸對稱。
由于滾動形狀和隨時間變化的葉片與外殼的相對位置關系對送風性能的影響很大，需要考慮葉輪整體的非定常仿真。
2. 無外殼模型
? 單一葉片間的流路模型
假設各個葉片之間的流動狀態為周期軸對稱
仿真結果與實驗結果的比較
【對象】不含外殼
選擇不同葉片內徑/高度，吸入口高度等三種離心風扇（如下表 A, B, C)
實測值與仿真結果的趨勢一致
小結
根據送風機械的形態利用優化模型進行CFD仿真，算出改善效率的設計參數。削減電耗是一個送風機械設計的重要課題，隨著計算機的高速化，充分利用CFD仿真進行高度復雜的仿真實現高效率產品開發。（此文由MSC Cradle技術部提供）
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轉子動力學應用領域
離心壓縮機 航空發動機 汽輪機/燃氣輪機 離心風扇 等存在自激或受迫振動問題
的一切旋轉機械。
3.
轉子動力學分析關鍵問題：
可能導致旋轉機械不穩定的因素：
? 不平衡量 (如制造加工誤差等)
? 葉片缺失 (如航空發動機鳥撞之后)
? 系統內部阻尼（如系統負阻尼引起不穩定響應）
? 碰摩問題 (多載荷工況下轉子靜子間距)
需要對以上因素的響應進行頻域范疇和時域范疇的分析。
4.
SAMCEF Rotors建模能力
Beams ， Solid， Multi Harmonics，Cyclic Symmetry ，Multi Stage CS Mixed。
5.
SR求解能力 — 臨界轉速及穩定性
諧波響應分析
瞬態分析：可用于轉子系統啟動、停機、加速與減速分析、葉片丟失、突發
載荷的效應分析；考慮各種非線性，例如間隙、油膜、動壓軸承、碰摩
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3. 轉子動力學分析關鍵問題：
可能導致旋轉機械不穩定的因素：
? 不平衡量 (如制造加工誤差等)
? 葉片缺失 (如航空發動機鳥撞之后)
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1. 公司簡介，Samcef背景介紹，Samcef for rotors 歷史背景
2. 軟件介紹，技術特點
3. 功能介紹
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Simcenter STAR-CCM + 3D-CAD中的離心風機參數化示例
離心式風機是工業上使用最廣泛的設備之一，典型的應用場景包括HVAC系統等。常規結構包括旋轉的葉輪和固定的蝸殼，如下圖所示。葉輪將動能傳遞給氣體，蝸殼起整流的作用，將動能轉化為壓頭。
動畫1 離心風機旋轉動畫
葉片和蝸殼的設計直接影離響離心式風機的功率和壓頭。而在實際設計中，往往需要根據工程師的經驗，逐步調整幾何模型，通過實驗和仿真的方法來獲得模型的性能，雖然通常可以獲得更好的設計，但是因為時間和成本因素，無法保證對關鍵參數變化的所有方案的性能進行實驗和仿真分析，難以獲得最優的離心風機設計方案。通過對模型中的關鍵幾何變量進行參數化建模，配合優化分析或者方案掃掠，全面評估方案，獲得魯棒性好和性能高的模型方案。
本文提供了在Simcenter STAR-CCM+ 3D-CAD中對離心風扇進行參數化建模的示例。從下面的動畫可以看到參數化模型生成的各種設計。本文最后附帶有3D-CAD模型的仿真文件。下面列出了如何在Simcenter STAR-CCM+ 3D-CAD中構建參化數模型的詳細說明。
注：需要參考User Guide，先熟悉并掌握3D-CAD的基本操作。
動畫2 離心風機參數化模型變化動畫
第1步，葉片
首先通過繪制葉片外傾角線來構造葉片。葉片外傾線是使用4個參數構造的，即曲率（curvature），弦(Chord)，葉片偏離中心的距離（offsetFromCenter）和葉片角度（BladeAngle）。
1. 從原點開始創建兩條構造線，定義為“blade offset from center”，“bladeangle”和“blade chord length”，如下圖所示。
圖1 葉片構造線1
2.
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兩篇論文：
1.SAMCEF FOR ROTOR在航空領域轉子動力學數值分析中的應用
2.航空領域轉子動力學數值分析中的SAMCEF
內容：對軟件功能和應用進行了主要介紹，
一維模型 梁——剛性盤——彈簧模型；二維模型傅里葉多諧波軸對稱模型；三維模型（多級）循環對稱模型或3D 模型；連接部件；基礎和支撐機構；常用分析類別；
軟件主要特色：豐富的建模選擇；整體結構分析；全備的分析類型；精準高效的算法；便捷的后處理程序。
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風扇設計的CFD仿真應用
風扇葉片是送風機械的主要部件，CFD仿真是提高風扇葉片的效率非常有效的設計工具。通過葉輪周圍的流體流動狀態的可視化，可以掌握湍流的發生位置，由葉片的工作能量和靜壓的計算結果可以預測風扇的送風效率。
仿真模型
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1. 包含外殼
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非軸對稱。
由于滾動形狀和隨時間變化的葉片與外殼的相對位置關系對送風性能的影響很大，需要考慮葉輪整體的非定常仿真。
2. 無外殼模型
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小結
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展開 機器人冰箱誕生：想吃喝什么它自動送到你面前！
后箱冷空氣被離心風扇加壓，并通過風道將其輸送到前箱，觀察前箱空氣壓力、速度等參數的分布情況。通過fluent仿真來優化風道的結構，從而使冷空氣快速、均勻的分配到前箱各區域，最終達到冰箱快速降溫的目的。
冰箱內部結構展示
Fluent流體仿真的基本流程圖
抽取流道、網格劃分
流場抽取（計算域）
流體網格劃分
網格劃分拓展
多面體網格
流體網格——邊界層
求解器設置、計算
冰箱內部壓力云圖
X切面
Y切面
Z切面
冰箱內部速度云圖
X切面
Y切面
Z切面
冰箱內部速度矢量圖
如圖所示風流道部分區域存在滯留區（旋渦），冷風不能順利流出。
