風機仿真的案例
風機氣動噪聲求解全流程講解，一文get基于STAR-CCM+的風機仿真全部知識點
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><h3><strong>風機噪聲仿真流程</strong></h3><p class="ql-align-justify"> 風機噪聲仿真的流程是一個系統而復雜的過程，它結合了計算流體動力學（CFD）和計算氣動聲學（CAA）的方法，以預測和分析風機在運行過程中產生的噪聲。</p><p><strong>1、前期準備</strong></p><p>1）明確仿真目標：確定仿真的具體目標，如降低特定頻率的噪聲、優化風機結構以減少噪聲等。</p><p>2）收集風機數據：獲取風機的幾何尺寸、轉速、葉片數、材料屬性等基本信息。如果有實驗數據，如噪聲頻譜、聲壓級等，也應一并收集，以便后續驗證仿真結果。</p><p><strong>2、幾何建模</strong></p><p>1）創建幾何模型：使用CAD軟件或其他建模工具創建風機的幾何模型。確保模型的準確性和完整性，包括葉片形狀、輪轂、機殼等細節。</p><p>2）模型簡化：在保證仿真精度的前提下，對模型進行適當簡化，以減少計算量。例如，可以省略對噪聲影響較小的細小結構。</p><p><strong>3、網格劃分</strong></p><p>1）選擇網格類型：根據風機結構和仿真需求選擇合適的網格類型，如結構化網格、非結構化網格或混合網格。</p><p>2）劃分網格：將幾何模型劃分成小的網格單元，以便進行數值計算。在葉片表面和流動梯度較大的區域，應加密網格以提高計算精度。</p><p>3）網格質量檢查：檢查網格質量，確保沒有負體積、高歪斜度等問題，以保證仿真的穩定性和準確性。</p><p><strong>4、CFD仿真</strong></p><p>1）設置邊界條件：根據實際情況設置入口風速、出口壓力、壁面條件等邊界條件。
展開 347-CFX離心風機仿真WORKBENCH19.2-DM-MESHING-CFX-POST
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基本結果
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使用軟件
使用WORKBENCH19.2中的CFX對離心風機作流場仿真的操作，內含DM抽取流體域處理（無建模過程，風機模型為外部導入）、MESHING網格劃分、CFX流體仿真設置及CFD-POST基本出圖。
單相流（空氣），Frozen Rotor“凍結轉子法”。
免費培訓 | 家電-風機噪聲仿真專題（線上 & 線下）
CAE仿真技術在家用電器產品開發設計中已經有著廣泛且更精細化的應用，例如風機類家電的氣動聲學問題，就是其中一項重要的研究方向。
家電產品內存在著復雜的氣動-振動噪聲問題，風扇噪聲，流道噪聲，結構壁板振動噪聲，材料吸隔聲問題等。設計與仿真工程師需要運用理論知識、測試手段與仿真工具弄清各個問題的基本規律及控制技術，結合產品特性進行噪聲的評估和改進。
Hexagon｜MSC軟件公司的聲學仿真計算工具Actran，具有很好的魯棒性和求解效率，在精度方面經過大量工程實例驗證，并與諸多領先CAE軟件具備聯合仿真接口，該軟件可以在計算域中定義任何邊界，模擬聲反射、聲透射、吸聲等現象，實現對復雜的氣動-振動噪聲問題的綜合模擬，能夠滿足風機與家電類工程師的仿真設計需求，并幫助改善產品噪聲水平。
作為通用的聲學仿真計算工具，Actran在各個行業均有大量應用，同時也積累了大量客戶，如汽車、航空航天、家電、電聲、通用機械等。本次MSC聲學團隊特親臨培訓現場，開展線上&線下相結合的“家電-風機噪聲仿真專題培訓”，以實操為基礎，結合真實案例，手把手幫您解鎖噪聲仿真關鍵技術，歡迎提早報名。
展開 ANSYS干貨視頻 | 風機類產品流體仿真的解決方案
視頻收獲
● 了解到風機設計的研發挑戰；
● 風機設計在流體仿真上的解決方案；
● 風量、葉片應力、噪聲、優化等案例展示。
旋轉機械CFD仿真解決方案合集，涉及發動機、風機、水輪機（內含6個免費干貨視頻）
2023年10月25日 Fidelity風機高質量網格仿真一體化解決方案——Cadence CFD 極速前處理
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風機的氣動性能仿真是一個復雜問題，涉及到不同時間和空間尺度，要想得到高保真度的風機性能預報，必須有高質量的網格提供保障。如何采用更專業的CFD工具，進行快速、高質量的風機網格制作，以及快速、高精度地預測其氣動特性，答案就在本期的Fidelity Pointwise風機高質量網格制作和仿真一體化解決方案。本次直播將從高質量邊界層網格、周期域、局部加密，尤其是尾跡捕捉等方面介紹、展示Pointwise在風機上的網格生成特色功能，Fidelity的快速風場求解方案、優化技術以及海上風電專用技術。
2023年11月22日 Cadence Fidelity 水泵水輪機CFD模擬解決方案和應用
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水泵和水輪機的CFD模擬會面臨很多問題，如幾何復雜性帶來的網格質量問題，動靜區域的處理，非定常渦流的高精度捕捉，非牛頓流體的處理，多相流問題以及氣蝕等。本期直播以Cadence Fidelity為工具，圍繞“全自動化結構網格劃分”，“計算魯棒性”，“氣蝕”以及“性能優化”等為主題展開討論水泵水輪機CFD模擬解決方案和應用。
2024年8月13日（下周二）19:30
直播主題： 基于Cadence高保真CFD方案的先進透平機械設計
講師介紹： 吳昌 Cadence CFD 應用工程師
碩士攻讀流體機械專業，博士攻讀動力機械及工程專業。一直致力于CFD的應用與二次開發等工作，具有豐富的工程項目經驗。多次主導及參與葉輪機械氣動，傳熱與噪聲優化項目。
直播內容：
透平機械在當今的能源轉型和脫碳戰略中發揮著關鍵作用。
展開 基于STAR-CCM+風機界面：雙向進氣的多翼離心風機的仿真
前向多翼離心風機作為一種，流量大，風壓大的風機種類，常用于空調，吸油煙機等家用電器中，本案例使用STAR-CCM+中的多參考系（MRF）模型計算前向多翼離心風機的流場。
1、問題描述
本案例仿真的前向多翼離心風機為雙向進氣，轉速為1000rpm，在計算時把進口設為大氣壓，出口相對壓力設為0，計算域如圖1所示：
2、幾何與網格
（1）本案例的幾何網格采用從外部導入的方法，啟動STAR-CCM+軟件，點擊file→Import→Import surface mesh，選擇準備好的stl面網格文件，選導入界面，選擇create new region，把單位改為mm，其余默認，點擊ok即可：
（2）右鍵點擊Continua中的mesh1，選擇selectmeshing models，選擇surfaceremesher；
（3）右鍵mesh1→reference values，在base size中中填寫面網格的總體控制尺寸20mm；
（4）勾選region→region 1→dianji→mesh condions→custom surface size，在下面的mesh values→surface sizes中填入dianji面網格的relative targetsize和relative minmum size；對所有的part進行目標尺寸和最小尺寸進行控制。
展開 【流固耦合數值仿真算例】風機葉片流固耦合數值仿真
風機 是一種利用輸入的機械能來增加氣壓，并將氣體排出的機械。在中國，風機是對 氣體壓縮和氣體輸送機械 的習慣簡稱，一般指的是 通風機，鼓風機，風力發電機 。風機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻，鍋爐和工業爐窯的通風和引風；空氣調節設備和家用電器設備中的冷卻和通風；谷物的烘干和選送， 風洞風源和氣墊船的充氣和推進 等。 為了更好地了解風機的結構及特點，提高風機的總體設計水平與使用效能，可通過自建高性能并行集群仿真平臺， 利用OpenFOAM開源軟件進行計算， 考慮流固耦合方式對風機葉片上的氣動載荷進行分析。 下圖為數值模擬結果。
風機在計算域中的示意圖
風機在計算域中的示意圖
風機在簡化氣動力下轉動效果
流固耦合條件下模擬，可以考慮風機塔架、機艙的振動響應。
在此種模擬方法下，可以輸出風場縱剖面速度云圖，考慮風機的尾流效應。
單風機尾渦效果展示
雙風機尾渦效果展示
葉片是風力發電機中最基礎和最關鍵的部件，其良好的設計，可靠的質量和優越的性能是保證機組正常穩定運行的決定因素。考慮流固耦合方式對風機葉片上的氣動載荷進行分析，可以為風機的總體設計提供一個較為全面的建議及分析方法。
展開 samcef wind turbine 風機設計仿真 之直驅
[media=x,500,375]http://v.youku.com/v_show/id_XNjQ4NzQyMTk2.html[/media]
事先在samcef field中創建好需要的直驅風機的主要部件：主軸，主機架，發電機及控制器。其中主軸，主機架都設計為剛體，發電機則由柔性梁單元構建。這樣選擇主要是想要限制模型的自由度，保持較短的計算時間。但主軸的彎曲對底座影響就不在考慮范圍之內。較精確的建模方法是使用超單元模型。控制器采用dll格式文件，編寫可以參照bladed。Dat文件為參數的文本文件，主要便于更改控制器的主要參數。
SWTdirectdrive.pdf
展開 samcef 風機分析（windturbine）
SAMCEF Wind Turbines是LMS專門針對風機的仿真模擬提供的軟件工具。功能包括風輪、主軸、軸承、齒輪箱、機艙罩、發電機和風塔等部件的組合建模，系統的固有頻率和動力載荷評估，與動力響應直接相關的疲勞壽命預估，以及各個部件的局部應力分析。
在風機設計流程中，SAMCEF Wind Turbines既可用于計算精度要求較低的初步設計、設計驗證以及風機認證階段，也可用于精度要求很高的高級設計、原型樣機的相關性對比分析及故障診斷。
精確性：SAMCEF Wind Turbines采用全耦合一體化分析方法得到最精確的動態響應和動態載荷。要掌握風機真實的動態行為，就必須充分考慮氣動彈性、機械系統及控制系統的各種耦合效應。SAMCEF Wind Turbines采用基于非線性有限元理論模擬柔性多體動力學系統和基于動量-葉素理論來表征空氣動力學、并與控制系統相聯的全耦合、一體化方法，來構建包含部件柔性、非線性及部件之間(包含機電系統之間)相互作用的高精度整機模型，從而充分考慮部件柔性、非線性及部件之間、機電系統之間的耦合作用。依靠全耦合一體化的高精度整機模型，可以幫助風機廠商得到更加精確的動態載荷和結構響應，進而優化風機結構和控制系統設計，提高風機設計可靠性。
我這里有samcef在風機仿真分析方面的資料以及模型，大家可以參考學習一下，下載地址：
http://yun.baidu.com/pcloud/album/info?query_uk=1882165809&album_id=5971690144573937933
展開 Abaqus風機模態分析仿真案例講解
Abaqus風機模態分析仿真案例講解
【技術貼】基于EXCITE 軟件風機系統動力學仿真
考慮到風機極高的樣機制作成本， CAE仿真在開發過程中以其獨特的優勢也越來越多受到各主機廠的重視。仿真除了可以大幅降低成本以外，還可在風機設計時進行更多變參設計以尋找最優設計方案，同時完善的計算模型也可確保結果的準確性以及實際情況的高度還原，大大縮短每個設計周期的時間。
滑動軸承的引入可以極大降低齒輪箱的成本、增加齒輪箱壽命，減少維護頻次。但滑動軸承的設計也為風機齒輪箱企業帶來了挑戰，不佳的設計可能適得其反，增加失效風險。
AVL EXCITE軟件作為一款專業的多體動力學分析軟件，基于其柔性多體模型與非線性接觸模型，可以詳細考慮齒輪柔性變形與宏觀及微觀齒輪參數以及滑動軸承彈性液力潤滑接觸，用于風機齒輪嚙合分析、滑動軸承潤滑分析、整機NVH分析以及可靠性分析等。國內外諸多風機企業也已將該分析任務集成到其產品開發與設計中。
▲ 圖1：EXCITE 風機動力學模型
EXCITE軟件風機模型建模特點
EXCITE風機總成模型可詳細考慮風機各個子系統的相互影響，可基于其真實的載荷邊界對其進行準確的多體動力學計算。EXCITE風機模型建模特點如下：
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所有結構體均可采用三維全柔性體縮減模型?？紤]零部件動態變形對于齒輪嚙合、軸承受力等影響。
▲圖2 柔性有限元模型
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可準確考慮齒輪嚙合影響：考慮齒輪宏觀與微觀修形參數對于齒輪嚙合影響。
展開 
Abaqus風機動力響應仿真案例講解（模態分析續）
Abaqus風機動力響應仿真案例講解（模態分析續）
仿真APP應用案例——風載荷作用下的風機塔筒受力分析
風機在利用風力資源實現清潔能源發電的同時，其結構不可避免地承受著風壓所引發的復雜力學影響。作為風機的關鍵承載部件之一，風機塔筒結構通常具有細長、高聳的幾何特點，使其對風壓載荷的敏感性尤為顯著。風壓不僅影響塔筒的強度和剛度性能，還可能誘發局部屈曲、疲勞破壞或整體失穩等問題，給設計和運行帶來嚴峻挑戰。
為了提高風機塔筒結構的設計效率并降低失效風險，風載荷作用下的風機塔筒受力分析仿真APP提供了一套集成化的分析工具。通過將塔筒結構的幾何尺寸、材料參數以及風載荷數據進行參數化建模，用戶可以輕松調整相關參數，快速評估不同設計方案在特定風壓載荷下的受力狀態和變形情況，幫助設計人員及時發現潛在問題并優化設計方案。
該APP能夠快速直觀預測塔筒的力學性能，為風機塔筒設計提供重要依據，有效助力風機塔筒結構的安全性、經濟性與高效性，為可持續能源開發提供強有力的技術支持。
在線體驗此仿真APP：https://www.simapps.com/v/230622.html
展開 [案例分析]STARCCM+入門系列之——雙向進氣的多翼離心風機的仿真
前向多翼離心風機作為一種，流量大，風壓大的風機種類，常用于空調，吸油煙機等家用電器中，本案例使用STAR-CCM+中的多參考系（MRF）模型計算前向多翼離心風機的流場。
1、問題描述
本案例仿真的前向多翼離心風機為雙向進氣，轉速為1000rpm，在計算時把進口設為大氣壓，出口相對壓力設為0，計算域如圖1所示：
圖1 風機的計算域
2、幾何與網格
（1）本案例的幾何網格采用從外部導入的方法，啟動STAR-CCM+軟件，點擊file→Import→Import surface mesh，選擇準備好的stl面網格文件，選導入界面，選擇create new region，把單位改為mm，其余默認，點擊ok即可。
（2）右鍵點擊Continua中的mesh1，選擇select meshing models，選擇surface remesher；
（3）右鍵mesh1→reference values，在base size中中填寫面網格的總體控制尺寸20mm；
（4）勾選region→region 1→dianji→mesh condions→custom surface size，在下面的mesh values→surface sizes中填入dianji面網格的relative target size和relative minmum size；對所有的part進行目標尺寸和最小尺寸進行控制。
展開 Fluent仿真實例｜穩態MRF方法在模擬離心風機中的有效性
圖1：風機幾何
基于GAMBIT建立了離心風機的計算網格。以IGES幾何文件的形式獲得了風機轉子和外殼的幾何。這種幾何被用作在GAMBIT中構建流域體積的基礎。創建的表面網格如圖2所示。這被用來生成包含543,028個單元的最終的混合非結構網格，入口-轉子域為四面體網格，外殼區域為六面體網格。
圖2：使用的表面幾何
獲得了一系列流量的解，以便生成風機性能數據，并與現有的試驗數據進行比較。以下無量綱參數用于表征風機性能：
* 流量系數: Φ = Q/(ND3)
* 升壓系數: Ψ = ?p/(ρN2D2)
* 功率系數: Λ = P/(ρN3D5)
* 效率: η = ΦΨ/Λ
其中Q為通過風機的體積流量，N為風機轉速（轉/秒），D為轉子直徑，?p為風機上的升壓，P為風機產生的功率，以及ρ為空氣密度。通過將風機葉片上的扭矩乘以風機轉子的角速度，根據CFD結果計算功率。在圖3中，升壓系數被繪制為流量系數的函數，且Fluent的預測結果與數據非常吻合。
圖3：升壓系數 vs. 流量系數
功率系數結果如圖4所示。盡管趨勢預測正確，但與整個流量范圍內的試驗數據相比，這些系數預測值過高，最大誤差約為12%。
圖4：功率系數 vs. 流量系數
效率比較如圖5所示，反映了功率系數結果的差異；但對峰值效率點進行了正確預測，且大部分效率值誤差均在10%以內。
圖5：效率 vs. 流量系數
中等流速下轉子和風機外殼上的壓力分布如圖6所示。在這個圖中，可以清楚地看到通過風機的升壓情況，以及外殼中的徑向壓力梯度。
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