瞬態場仿真的案例
內嚙合齒輪泵瞬態流場仿真
王鑫鑫
安世亞太沈陽分公司
利用ANSYS Fluent軟件能夠方便的計算齒輪泵工作過程中的性能參數，本文僅以內嚙合齒輪為例，介紹了仿真主要方法，對于其他類型如外嚙合齒輪泵可以此為參考，選擇合適的方法。
在對齒輪泵進行流場仿真計算時，通常會遇到三個方面的問題：
1）嚙合間隙如何處理？
2）劃分什么樣的網格？
3）動網格如何設置？
下面介紹如何使用ANSYS Fluent軟件解決這三方面問題，順利的實現齒輪泵動態流場的仿真。
本文所選取的實例模型如圖1所示，主要包含內齒圈、齒輪軸、月牙隔板、泵殼等部件。
圖 1.內嚙合齒輪模型
嚙合間隙的處理方法
如圖2，由于齒輪之間的嚙合間隙極小，會給流體域網格劃分帶來很大的困難，而且一般需要采用動網格技術模擬齒輪的旋轉運動，太小的間隙也會使嚙合區域網格重構時產生嚴重的扭曲，造成計算不收斂，所以通常都會對嚙合位置進行適當的處理。
圖2. 齒輪嚙合間隙示意
目前常用的處理方法主要是分離法，即通過增加兩個齒輪之間的安裝中心距來加大齒輪嚙合區域的間隙，這種方法保留了輪齒的真實形狀，但是可能會造成齒輪與其他結構干涉等問題。另一種方法是齒面移動法，即將兩側齒面分別繞著旋轉軸向內旋轉，保證嚙合區最小間隙在0.05mm左右。
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王鑫鑫
安世亞太沈陽分公司
利用ANSYS Fluent軟件能夠方便的計算齒輪泵工作過程中的性能參數，本文僅以內嚙合齒輪為例，介紹了仿真主要方法，對于其他類型如外嚙合齒輪泵可以此為參考，選擇合適的方法。
在對齒輪泵進行流場仿真計算時，通常會遇到三個方面的問題：
1）嚙合間隙如何處理？
2）劃分什么樣的網格？
3）動網格如何設置？
下面介紹如何使用ANSYS Fluent軟件解決這三方面問題，順利的實現齒輪泵動態流場的仿真。
大咖慧齒輪箱仿真專題
11月16日-18日
11月16-18日，安世亞太大咖慧推出齒輪箱仿真專題培訓，內容包含：Recurdyn齒輪嚙合分析、無網格液體流動仿真軟件Particleworks介紹及案例演示、齒輪泵動態流場仿真分析課程介紹介紹。（報名方式見底部）
本文所
選取的實例模型如圖1所示，主要包含內齒圈、齒輪軸、月牙隔板、泵殼等部件。
展開 技術講解 | 內嚙合齒輪泵瞬態流場仿真
作者：王鑫鑫，安世亞太沈陽分公司
來源：本文為安世亞太原創作品，上海安世亞太授權轉載
前言
利用ANSYS Fluent軟件能夠方便的計算齒輪泵工作過程中的性能參數，本文僅以內嚙合齒輪為例，介紹了仿真主要方法，對于其他類型如外嚙合齒輪泵可以此為參考，選擇合適的方法。
在對齒輪泵進行流場仿真計算時，通常會遇到三個方面的問題：
1）嚙合間隙如何處理？
2）劃分什么樣的網格？
3）動網格如何設置？下面介紹如何使用ANSYS Fluent軟件解決這三方面問題，順利的實現齒輪泵動態流場的仿真。
本文所選取的實例模型如圖1所示，主要包含內齒圈、齒輪軸、月牙隔板、泵殼等部件。
圖 1.內嚙合齒輪模型
01 嚙合間隙的處理方法
如圖2，由于齒輪之間的嚙合間隙極小，會給流體域網格劃分帶來很大的困難，而且一般需要采用動網格技術模擬齒輪的旋轉運動，太小的間隙也會使嚙合區域網格重構時產生嚴重的扭曲，造成計算不收斂，所以通常都會對嚙合位置進行適當的處理。
圖2. 齒輪嚙合間隙示意
目前常用的處理方法主要是分離法，即通過增加兩個齒輪之間的安裝中心距來加大齒輪嚙合區域的間隙，這種方法保留了輪齒的真實形狀，但是可能會造成齒輪與其他結構干涉等問題。另一種方法是齒面移動法，即將兩側齒面分別繞著旋轉軸向內旋轉，保證嚙合區最小間隙在0.05mm左右。
圖3.齒面移動示意圖
圖4.移動后的嚙合狀態
02 網格劃分方法
網格劃分對流場求解很重要，ANSYS提供了多種網格劃分工具，讓我們能夠根據模型特點、求解需求選擇最適合的工具和方法。
圖5.
展開 如何使用HPC技術實現電磁場全波模型的瞬態仿真
瞬態仿真生成的眼圖和磁場與時域中的物理測量結果良好匹配。下一步是讓激勵回歸HFSS，以便重新計算EM場，這樣工程師能夠關注更重要的磁場。
采用默認設計、屏蔽和掩埋布線的平均磁場
評估合理的解決方案
工程師研究使用多種功能與物理布局方法，試圖尋求最安全合理的解決方案。他們將單元接口的轉換速率從5%提高到8%，從而進一步降低輻射電磁場；還實施了擴頻時鐘方法，在各種諧波上評估了在不同的諧波位置放置共模濾波器的效果。
在三個不同位置采用共模濾波的時鐘眼圖
結果表明，針對此設計方案而言，當靠近信號源放置濾波器時，共模濾波方案更有效率。
工程師利用HPC資源配合ANSYS仿真軟件得到了高精確度結果，能夠解決接口電磁共存問題，以及在原型構建之前評估眾多解決措施的相對效果。同時有效降低了成本，電子產品供應商能夠憑借更低的研發風險和更短的設計周期投入市場并創造收入。
展開 
推薦 | Ansys渠道合作伙伴11月活動一覽
并且通過與控制系統仿真軟件（如 Simplorer）、熱仿真工具（如 Icepak）的協同仿真，可全面提升整車電驅效率、電氣系統可靠性及電磁兼容性（EMC），為新能源汽車電氣安全與能效優化提供關鍵支撐。
本次培訓旨在讓初學者了解Ansys Maxwell基本瞬態場仿真的流程，熟悉瞬態場的適用范圍，幫助工程師快速地提升仿真建模能力。培訓內容：
1、Ansys Maxwell瞬態場仿真基本流程；
2、Ansys Maxwell瞬態場網格劃分介紹；
3、帶外電路的瞬態場仿真；
時間：11月28日，9:00-11:00
合作伙伴：上海恒士達科技有限公司
地點：線上
費用：免費
立即報名
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11月28日 | PCB電熱力耦合仿真及案例分享
簡介：本課程針對 PCB 領域核心痛點 —— 電子設備熱失效頻發（溫度升高致失效率指數增長），且功率密度提升進一步加劇熱力設計壓力，聚焦 PCB 電熱力耦合仿真及案例分享。
時間：11月28日，9:30-17:00
合作伙伴：上海佳研實業有限公司
地點：上海
費用：3,500元/人
立即預報名
展開 ANSYS知識庫| Maxwell相關建模問題（四）
問題描述：
Maxwell2D瞬態場仿真器Transient在XY坐標系中如何設置模型深度？
解決辦法：
★ 步驟：
點擊菜單 Maxwell2D> Design Settings
在彈出的窗口2D Design Settings中，選擇Model Depth標簽
在如下圖紅色框里填入模型實際在Z方向的深度
平板溫度場瞬態分析 ￥5
USE JACOBI CONJUGATE GRADIENT SOLVER
SOLVE
FINISH
溫度場動畫與時間歷程動畫放在一起，命令流見附件，感興趣的可以下載！
運行的時候將myanim.txt后綴改成mac，放到ansys工作路徑下運行即可。
基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析
5.求解計算·
設置計算時間，完畢后，提交計算，
如果只是快速的預測溫度場，粗略計算的速度很快，大約只需要5分鐘即可完成分析；從模型導入到分析結束時間不超過30min；
6.結果讀取
7200s時，整體溫度最高94.4℃；也可以查閱核心部件溫度場變化。
重點評估注塑區域鑲塊溫度是否＞90℃；
可以查閱不同時間核心部件的溫度變化；
小結：
基于SimSolid塑膠模具的預熱溫度場分析，分析過程無需專業人員，也不需要進行精確的網格及接觸處理，分析時間可以控制在1小時內，能夠滿足企業的DFM、報價、工藝預設計階段的需求，能夠大幅度降低后期不可控風險及工藝變更次數，縮短研發周期，大幅降低產品的開發成本。
本文原創首發自公眾號：阿毅工作室，轉載請注明出處！
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展開 ANSYS知識庫| Maxwell相關建模問題（二）
問題描述：Maxwell2D瞬態場仿真器Transient在XY坐標系中如何設置模型深度？
解決辦法：
★ 步驟：
點擊菜單 Maxwell2D> Design Settings
在彈出的窗口2D Design Settings中，選擇Model Depth標簽
在如下圖紅色框里填入模型實際在Z方向的深度
4、如何實現磁鋼梯形充磁？
問題描述：如何實現磁鋼梯形充磁？
渦旋壓縮機切向泄漏瞬態流場特性
湖北文理學院汽車與交通工程學院
引用： 李正,劉禎,吳華偉等.渦旋壓縮機切向泄漏瞬態流場特性[J].儲能科學與技術,2021,10(05):1579-1588.
DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0176
摘 要 以某微型壓縮空氣儲能渦旋壓縮機為研究對象，采用計算流體力學(CFD)的方法對渦旋壓縮機工作過程進行數值模擬，得到了渦旋壓縮機內部壓力場、溫度場、速度矢量場的瞬態分布，研究了徑向間隙引起的切向泄漏對渦旋壓縮機工作腔流場分布特點，結果表明：高壓腔中的氣體通過徑向間隙泄漏流入低壓腔，會造成腔內速度矢量場、溫度場分布不均勻，而泄漏對壓力場分布不均勻程度影響較小，但對溫度場、速度矢量場分布不均勻程度影響較大；單一腔內下游氣體被壓縮導致腔內壓力分布不均勻，壓差的存在影響速度矢量場分布的變化，排氣孔偏置導致對稱腔壓力不對稱。該研究可以為渦旋壓縮機結構設計提供理論依據。
關鍵詞 渦旋壓縮機；徑向泄漏；瞬態分析；數值模擬
渦旋壓縮機是一種容積式壓縮機，具有效率高、振動小、噪聲低、結構簡單、可靠性好等特點，可作為微型壓縮空氣儲能的關鍵部件，在節能環保方面有較好的發展前景。動、靜渦旋盤在工作過程中，嚙合形成的月牙腔內壓縮流體為三維非定?？蓧嚎s流動，通過常規的測試手段難以獲得其運動參數。
展開 Workbench之21 Coupled Field Transient 耦合場瞬態分析
Workbench之21 Coupled Field Transient 耦合場瞬態分析
耦合場瞬態分析系統，計算瞬態載荷下隨時間變化的位移、應變、應力和反作用力，本系統支持2D和結構-熱耦合物理場。
本系統在Mechanical中配置，使用Mechanical APDL求解器計算
要使用耦合場瞬態分析：
1） 添加耦合場瞬態分析系統，從工具箱拖拽該系統至項目圖，或在工具箱雙擊該系統
一旦選定該系統，顯示下述提示：
該信息告知，通過在Setup單元的屬性頁選擇物理類型，將在隨后的Mechanical程序中自動創建物理域（對象）；Structural（結構）、Thermal（熱）是只讀活動屬性，Acoustics（聲）是只讀非活動屬性見下圖
2） 若無需顯示提示信息框，勾選“Do not show me this again”
3） 點擊OK關閉提示框
4） 載入幾何體，右擊Geometry單元，快捷菜單選擇Import Geometry（導入幾何）
5） 導入模型，雙擊Setup單元，或右鍵快捷菜單選擇Edit（編輯）
6） 在Mechanical窗口，使用工具和特征完成分析
展開 
技術干貨丨基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析
SimSolid 采用無網格技術，支持自動接觸設置，支持導入1000+零件裝配體，可以快速完成模具的預熱分析，實現了在實際開模前評估預熱時間，關鍵區域溫度場分布，提前定義充足的工藝條件；
以上面的模具為例，此模具注塑時需要90℃模溫，使用模溫機進行預熱和冷卻；
冷卻水路如下所示：
初始預熱冷卻水路溫度為95℃，環境溫度為23℃，評估7200S后模具核心區域的溫度的分布情況。（注塑核心區域溫度達到90℃以上，整個計算過程簡化了進水口與出水口的溫度差異，默認為95℃恒溫。）
塑膠模具溫度場瞬態分析
1.模具初始模型輸入
導入整套塑膠模具模型，所有模型不經過任何精簡或者處理，直接由NX導入到 SimSolid；
合計零部件數目430個，抑制2個多余的小體積零件，自動識別出螺栓153個。
2.統一定義材料
統一設置材質，對于個別零件如果有特殊材質，可以單獨選中定義材料。
3.自動生成接觸條件
自動批量設置零部件的接觸類型，有特殊接觸需要的零件，可以手動變更接觸類型。
4.熱條件輸入
通過時間曲線的振幅因子，控制不同時間的水路溫度輸入；
定義需要計算的預熱溫度場輸入，可以是功率也可以是溫度，或者是變化的溫度場輸入，比如開始時100℃，1小時后變更為90℃等，可以通過上述實際曲線進行控制；
定義上下與注塑機接觸面的熱交換系數，定義模具四周表面對流區域及換熱系數；如果有特殊區域，如有隔熱板區域，可以單獨定義。
展開 瞬態溫度場靈敏度分析的精細積分法
精細積分法
機械強度 2000年 04期-瞬態溫度場靈敏度分析的精細積分法.pdf
ANSYS Maxwell仿真平面變壓器
我目前在用Maxwell仿真平面變壓器（變壓器次級帶中心抽頭，深紅色的輔助繞組可以暫時忽略），變壓器的繞組是PCB形式的（下面有圖片模型），首先我用靜磁場仿真變壓器的電感和漏感等參數，激勵給的是電流，得到的值感覺還是可以的，其次我用瞬態場仿真變壓器，看變壓器的初級的輸入電壓和電流，次級的電壓和電流以及變壓器的功率和損耗等參數，但是我在仿真瞬態的時候，不知道是我的電腦的問題還是模型的問題，出來的結果總是不盡如意，結果和我之前將繞組做成的集總模型的時候的波形相比，就感覺是不對的
其中我初級給的峰峰值是55V的方波，工作頻率100khz，次級導入的外電路，只做了一個繞組加一個負載；另一種情況我模擬變壓器的中心抽頭的實際工作情況，在外電路中加入了整流濾波電路，但是這樣的話仿時間特別長，出來的結果也不盡如意
還請論壇中的技術大神給指點下，還有什么需要了解的可以貼子下留言，急需解決，謝謝各位了
展開 基于Ansys WB耦合場瞬態模塊的熱-力耦合分析（案例：剎車盤）
基于Ansys WB耦合場瞬態模塊的熱-力耦合分析
1、引言
熱-力耦合分析根據其耦合的方式一般分為順序耦合和完全耦合；順序耦合是單向的，如已知溫度計算結構體的變形、應力、應變等；而完全耦合是雙向的，如剎車盤制動過程，盤片與摩擦片的摩擦生熱，熱又導致盤片變形，變形的盤片進一步影響盤片和摩擦片的接觸關系，又進一步的影響摩擦生熱，即力→熱→力→......熱力雙向耦合。
隨著Workbench軟件的更新，再2020以后的版本中加入了耦合場分析模塊，無論是順序耦合和完全耦合，均不需要插入命令流，大大簡化了分析流程。本文采用耦合場瞬態模塊進行完全熱-力耦合分析。
圖1 WB耦合場模塊
2、三維模型搭建與網格劃分
利用solidworks對剎車盤進行三維模型的搭建，摩擦片距剎車盤預定距離為1mm，如圖2所示，導入Hypermesh中進行幾何清理（將小孔、窄邊等進行優化）和網格劃分，如圖3所示，值得注意的是WB對.inp格式（Abaqus）的網格兼容性較好，因此Hypermesh導出網格類型為Abaqus的.inp文件。在這里不再過多的介紹前處理部分，主要針對耦合場的搭建與分析。
圖2剎車盤三維模型
圖3 剎車盤網格劃分
3、耦合場分析搭建
從外部導入.inp網格文件，搭建分析流程，如圖4所示。
圖4 分析流程搭建
3.1 材料定義
材料屬性的定義，參考論文[1]所給出的參數，如下表所示。
對于熱力耦合分析，比熱容、線膨脹系數、熱傳導系數是三個必要的熱力學參數。
展開 