窄流道的案例
基于LS-DYNA及FLUENT的板殼結構流固耦合分析
文獻利用ANSYS/LS-DYNA對板殼結構在水下爆炸沖擊載荷作用下的動力學響應進行了仿真分析和試驗研究，文獻對窄流道中柔性單板流致振動引起的流-固耦合問題進行了數值模擬，但以上文獻所進行的分析均為板殼結構處于約束狀態下的平衡位置附近的振動耦合分析。利用ANSYS靜力學分析模塊以及CFX或FLUENT等流體分析模塊對有固定約束條件的板殼結構進行流-固耦合分析的實例已經很多，ANSYS Workbench中也有這方面的耦合實例。但是對于流體沖擊引起結構的大位移以及較大變形的動力學分析目前還不完善，有待進一步的研究。因此本文應用大型通用有限元分析軟件ANSYS13.0中的顯示動力分析模塊LS-DYNA以及流體分析模塊FLUENT，對受流體沖擊作用下兼有大位移及較大變形的板殼結構的流-固耦合作用進行了仿真分析。
2 有限元分析
2.1 問題描述
本文針對板殼結構受流體沖擊載荷作用下的動力學響應進行分析，主要研究板殼結構的運動時間歷程、應力分布規律以及對流場分布的影響。
用于仿真對照的試驗方案如圖1所示，矩形薄板一端固定于轉軸上，并全部浸于水箱中，同時在正對薄板中心的水箱壁上設有一個高速水流進口，以保證水流在初始時刻可垂直沖擊薄板中心。此外，在水箱中薄板旋轉方向上的特定位置處設置有一個平行于轉軸中心線的剛性擋桿，旨在對因受流體沖擊而發生旋轉的薄板起到反向阻礙作用，使其出現較大變形。測量的薄板的轉動角度、板面應力分布等參數可作為仿真對比的依據。
2.2 計算模型
2.2.1 結構模型
結構模型包括四部分：矩形薄板、轉軸、軸承以及剛性擋桿。運用ANSYS程序的參數化建模功能即可快速得到結構模型。
展開 流體力學告訴你，如何把鼻涕擤干凈
知道了這個樸素的道理，有聰明的小伙伴肯定就想，那我手指捏著兩鼻孔擤鼻涕，讓流道變窄，根據流量守恒，流速自然變大，沖擊力也自然大嘍，可但是，額……怎么解釋呢，我還是做個計算機模擬吧。
用流體仿真軟件AICFD模擬手捏兩側鼻子后，流道變窄，肺部提供動力用壓力入口模擬，計算得出，捏鼻子后，被捏住部分的流速確實增大了36%。
但這個深度的鼻腔，我通常都可以用紙擦得干干凈凈，而擦不到的更深處的鼻涕才是我們需要擤出來的，再看看這部分流速，確下降了32%，相應的沖擊力也隨之下降54%。
也就是你捏住的接近鼻口的一段，流體沖擊力是變大了，但這區域的鼻涕也不需要擤，直接擦就行，而需要擤出鼻涕的更深的區域，流體沖擊力反而下降，更難擤出來了，所以這個擤鼻涕辦法，半點兒用都沒有。
而且資料顯示，由于捏住鼻子后內部壓力變大，這點在仿真結果上也能看出來，人的鼻耳相通，有些鼻涕甚至會被壓進中耳腔，導致中耳炎。所以以后萬萬不要再這樣用手捏著鼻子兩側擤鼻涕了，那該怎樣擤呢？
咱們再回到計算機仿真，想想讓鼻孔里流速增大的方式，如果堵住一個孔呢？誒？再次計算，另一個孔的流速增大了42%，相應的流體對鼻涕的沖擊力就增加了103%。
哇，這樣就被我找到了擤鼻子竅門，手指堵住一個孔，吸一口氣順暢擤！SO EASY!
但是，沒這么簡單。開頭就說了，有時鼻子是一個通氣一個不通氣，比如我現在
我堵住不通氣的，去擤通氣的，如剛剛分析計算這般，很順暢，但我堵住通氣一側，去擤不通氣的，還是擤不出來，這個方法不奏效了！
接著研究！
查閱資料后我驚訝地發現，無論你感冒還是不感冒，鼻子居然都是左右交替輪流工作的，專業稱“鼻周期”，簡單解釋原因呢，就是鼻孔里有個結構叫鼻甲，充血后變肥大，堵塞鼻腔。
展開 【STAR-CCM+電池冷卻】基于直流道液冷板的動力電池冷卻性能仿真
由于模型1 的回流橫向流道窄（流道右端與液冷板右側內壁之間的通道），冷卻液流速大, 在慣性力的作用下，冷卻液向外側流道流動的現象，回流側冷卻液分布不均勻，各流道散熱能力差異較大導致最內側流道溫度遠高于其他流道。與模型1 相比，模型2 的回流橫向流道呈V 型，在匯流處流道寬度較大，冷卻液流速較低，慣性力作用較弱。此外，冷卻液從內向外依次提前回流，可以減緩冷卻液向外側流道流動的現象。冷卻液流速分布均勻使得內側流道具有較好散熱效果，避免了液冷板回流內側溫度過高，液冷板溫度均勻性更好。
3.2 電池組溫度分布對比
在冷卻液質量流量0.25 kg/s，入口溫度20 ℃工況下進行仿真計算，得到液冷板溫度分布，如圖6 所示。電池組溫度分布呈現上部溫度高、下部溫度低、電池模組間的溫度分布較為均勻的現象。模型1 電池模組的高溫區域明顯多于模型2 電池模組的高溫區域，而且模型2 電池組的最高溫度和最大溫差均低于模型1，模型2 電池組溫度分布更均勻。但由于電池組產熱率較大并且在電池模組高度方向上傳熱路徑太長，模型1 和模型2 均存在電池模組上部散熱不佳的問題，導致電池模組在高度方向上溫度差異較大。
3.3 冷卻液質量流量對冷卻液壓降的影響
保持冷卻液入口溫度為20 ℃，調節冷卻液質量流量Qin 分別設為0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 kg/s 進行仿真模擬，液冷板壓降Δp 隨冷卻液質量流量Qin 的變化情況如圖7 所示。
冷卻液質量流量增加，液冷板壓降增加幅度逐漸變大，因為冷卻液的沿程水頭損失與流速的二次方呈正比，所以液冷板壓降增加幅度變快。
展開 COMSOL淺談液滴的自輸運（定向運輸、自發運移）
當壁面接觸角為30度的時候液滴向錐形流道窄端發生自輸運，從圖中可以看到本文模型中液滴的運動情況和參考文獻中液滴的運動情況基本一致。
圖11
如圖12所示，為壁面接觸角為170度液滴的運動情況。其中（a）為本文模型的結果，（b）為參考文獻[1]的結果。當壁面接觸角為170度的時候液滴向錐形流道寬端發生自輸運。
圖12
四、總結
基于COMSOL Mutiphysics，本文分別建立了“接觸角（表面潤濕性）梯度”和“曲率半徑差異”導致液滴自輸運現象的模型。其中對“接觸角（表面潤濕性）梯度”導致的液滴自輸運現象建立了二維和三維模型，“曲率半徑差異”導致液滴的自輸運現象的模型則是對參考文獻《錐形微通道內液滴自輸運特性及力學驅動機制研究》[1]所進行的基本復現。
從文中第二節的結果來看，只要模型是準確的，那么其二維仿真和三維仿真的結果必定是存在對應關系的。本人還有一篇文章也同時做了二維和三維的仿真，該文的結果也表明了二維模型和三維模型的對應關系，具體的可詳見鏈接[2]。
參考文獻
[1] 逄明華,劉焜,劉小君.錐形微通道內液滴自輸運特性及力學驅動機制研究[J].應用數學和力學,2017,38(03):284-294.
[2] https://www.bilibili.com/read/cv20394013
文章來源：Comsol實例解析
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COMSOL淺談液滴的自輸運（定向運輸、自發運移）
當壁面接觸角為30度的時候液滴向錐形流道窄端發生自輸運，從圖中可以看到本文模型中液滴的運動情況和參考文獻中液滴的運動情況基本一致。
圖11
如圖12所示，為壁面接觸角為170度液滴的運動情況。其中（a）為本文模型的結果，（b）為參考文獻[1]的結果。當壁面接觸角為170度的時候液滴向錐形流道寬端發生自輸運。
圖12
四、總結
基于COMSOL Mutiphysics，本文分別建立了“接觸角（表面潤濕性）梯度”和“曲率半徑差異”導致液滴自輸運現象的模型。其中對“接觸角（表面潤濕性）梯度”導致的液滴自輸運現象建立了二維和三維模型，“曲率半徑差異”導致液滴的自輸運現象的模型則是對參考文獻《錐形微通道內液滴自輸運特性及力學驅動機制研究》[1]所進行的基本復現。
從文中第二節的結果來看，只要模型是準確的，那么其二維仿真和三維仿真的結果必定是存在對應關系的。本人還有一篇文章也同時做了二維和三維的仿真，該文的結果也表明了二維模型和三維模型的對應關系，具體的可詳見鏈接[2]。（如需獲取文中案例可添加本人QQ：2302260349）
參考文獻
[1] 逄明華,劉焜,劉小君.錐形微通道內液滴自輸運特性及力學驅動機制研究[J].應用數學和力學,2017,38(03):284-294.
[2] https://www.bilibili.com/read/cv20394013
文章來源： COMSOL實例解析
展開 微型高壓比例閥應如何設計？
諾冠 IMI Norgren：https://www.norgren.com.cn/
高壓比例閥：https://www.norgren.com.cn/3698.html
一、核心難題：微型化與高壓力的博弈
設計微型高壓比例閥，首要難題在于平衡“體積”與“性能”，傳統比例閥往往體積龐大以承受高壓，而微型化則意味著流道變窄、閥芯質量減輕，在高壓（通常指100 bar以上，甚至高達300-400 bar）工況下，微小的泄漏都會導致控制失效，巨大的液動力也極易造成閥芯卡滯或響應遲滯，因此優秀的設計必須在微米級的加工精度與宏觀的力學穩定性之間找到完美的平衡點。
二、關鍵設計要素
1. 創新的閥芯與閥座結構
閥芯是比例閥的心臟，在微型高壓設計中，諾冠傾向于采用零重疊（Zero Lap）或負重疊設計，以消除死區，提高線性度，同時為了抵抗高壓帶來的液動力，閥芯形狀需經過精密的CFD（計算流體動力學）仿真優化，利用流體動力學原理抵消部分開啟力，從而降低電磁鐵的驅動功率需求，閥座材料通常選用硬質合金或特種陶瓷，以確保在數百萬次循環后仍能保持零泄漏。
2. 高性能電磁驅動系統
微型化限制了線圈的尺寸，進而限制了推力，為了解決這一問題，設計多采用高磁能積的稀土永磁材料結合脈寬調制（PWM），這種設計不僅能提供足夠的初始開啟力，還能在保持階段大幅降低功耗和發熱，諾冠的專利技術往往集成了智能驅動算法，能夠根據閥芯位置實時調整電流，實現毫秒級的快速響應。
3.
展開 流體力學告訴你，火車會吸人嗎？會吸火車嗎？
而后區域，情況與飛機機翼類似，空氣流過曲面后，流道壓縮，根據質量守恒，截面變小，流速變大。根據伯努力原理，流速變大，壓強變小。所以當車經過人，人先在高壓場中感受到斥力，而后在低壓場中感受到引力。
然后咱們再看兩輛火車錯車時，首先車頭相遇時，還是剛剛分析的頭部高壓區斥力。
而后兩車異向平行移動，可以把其中一輛車近似理解為一堵移動的墻，這部分空氣的流道會被壓縮得更窄，質量守恒，流速就要更大，壓強就更小，整列火車就受到了另一輛車的引力。
其實不管是兩輛火車相向錯車，還是同向追趕，以一輛火車為參照物，都是另一輛火車在運動，只是速度不同而已，受力情況都是車頭接近時斥力，而后引力。
為了更直觀地看到力的方向是不是和分析的一樣。用AICFD仿真計算了一下，兩車相向行駛，一輛車簡化為移動壁面，給壁面一個2倍空氣流速的速度，就相當于兩車相向而行。計算后的壓力場，確實車頭前是高壓區，向后進入低壓區，而輛車之間由于流道更窄，要比另外一側壓力更低。無論是人站在這個壓力場中，還是車與車之間都是先排斥后吸引。
理論加仿真，你GET了嗎？接下來咱們做實驗試試。
為了不擾亂社會公共秩序，我就不去火車站站在高鐵邊兒做真人實驗了。那就泡沫平替吧！為了顯得不那么糙，稍微畫幾個窗戶。接下來難題來了，怎么模擬高鐵快速運動呢？如果速度不快，力很微弱，看不出效果。
剛剛的理論和仿真，咱們分析了兩車相向和同向行駛受力方向是一致的，都是先斥后引。
那么可以先做個同向并行的實驗，這樣就可以用吹風來代替車的行駛了。
測了風速，20米每秒，當兩車并行時，引力很明顯。
然而只做了并行引力的實驗，有點兒不甘心，怎么辦呢？之所以需要高速，就是因為在空氣中，空氣密度和粘性太小。那么如果在水中呢？
展開 長孔、窄槽類鑄件上涂料難、撒砂，用這5類熔模鑄造方法來試試
其上有約4×12.5×32.5的腰圓形窄槽，并與Φ8孔相交，在鑄件內部形成一個垂直的流道。該流道窄而長，正常制殼已不可能，故采用陶瓷型芯方法。陶瓷型芯外購，壓制出蠟模見圖6。
為保證陶瓷型芯定位準確，設計了長10mm的兩個芯頭，即伸出蠟模之外不與金屬接觸部分，見圖6的A、B部位。為防止陶芯與型殼材料熱膨脹系數不同，導致在型殼焙燒或澆注過程中，二者因長度變化不一，引起型芯變形甚至斷裂，修蠟模時將其中一個芯頭端部涂上一薄層修補蠟，這樣在型殼脫蠟后，型殼與芯頭之間有一定間隙，防止型芯受力損壞。正常制殼四層半，澆注溫度1600~1610℃。
陶芯去除采用堿煮或堿爆的方法。
4.3工藝要點
①陶芯芯頭與模具間留有0.2~0.8間隙，方便陶芯安放。
②當陶芯偏長或下芯受阻時，可用細砂紙打磨芯頭或受阻部位，保證陶芯平穩安放在模具中。當陶芯偏短或定位不是很牢時，可在芯頭端部涂抹修補蠟，增加陶芯與模具間的粘結力。
③當陶芯較大時，組樹后蠟模的清洗改在組樹前?？捎密洸颊从星逑磩┑那逑匆翰潦孟災?，
防止樹組清洗時芯頭吸潮，影響型殼干燥。
④去除陶芯有個別殘留時，可采用機械法或手噴砂輔助去除。
5.自硬型芯法
5.1自硬型芯法
制殼2~3層后，在窄槽口部尚未被涂料和型砂填滿之前，灌注配制好的以水溶性磷酸鹽為粘結劑的專利制芯材料J×R－2漿料。漿料灌入后自硬成型，形成含水磷酸鹽結晶體，隨后正常制殼澆注，再除去型芯得到窄槽的方法。
5.2實例閥體塞頭
閥體塞頭結構見圖7。其上有Φ165×11的窄槽，上表面為曲面，槽深處為54mm，該槽能否順利鑄出是該件的關鍵。工藝試制中，曾先后采用正常制殼五層半，制殼三層后填30~60目莫來砂的方法，但均因槽內嚴重跑火失敗，采用“自硬型芯法”后，窄槽順利鑄出。
展開 什么是泵氣蝕，氣蝕有哪些危害？
對于低比轉速，由于葉片間流道窄而長，一旦發生汽蝕，氣泡充滿整個流道，性能曲線會突降。
對于中高比轉速，流道短而寬，因而氣泡從發生發展到充滿整個流道需要一個過渡過程，相應的性能曲線開始是緩慢下降，之后增加到某一流量時才急劇下降。
乙烯裝置裂解氣壓縮機級間為何結焦？有什么解決對策？
壓縮機入口導流葉片、葉輪、擴壓器等位置結焦后不僅使壓縮機流道變窄、氣體流動阻力增加，壓縮機處理能力下降，能耗提高，同時，由于結焦部位焦塊脫落，壓縮機轉子平衡破壞，致使機組振動增加，致使機組不能正常工作，嚴重時可能致使機組損壞。
（2）還有可能產生結垢的位置是壓縮機內部級間迷宮密封。圖8給出了級間迷宮密封的結焦示意圖。迷宮密封阻止氣體從高壓級向低壓級泄漏，級間迷宮密封處結焦可加速級間密封的磨損，迷宮密封阻力減小，氣體泄漏量會增加，壓縮機容積效率降低。
（3）另一個可能的結焦位置是每一段的出口管線，圖9顯示了各段出口管線結焦的實例。
（4）由于有可能在換熱器的入口處的管束上收集到聚合物，聚合物沉淀物會造成壓差，導致換熱器換熱效果變差，換熱器差壓增加還可以導致壓縮機的壓比增加，從而降低壓縮機整體性能。圖10就顯示了中間冷卻器的結焦現象。
應對措施
從上述分析中可以看出，在乙烯生產中，原料經裂解爐高溫裂解，裂解氣中含有一定比例的不飽和烴，這些不飽和烴經過壓縮機壓縮，氣體溫度升高，可能會發生聚合反應。為防止不飽和烴聚合，防止氣體溫度過高，通常采取以下應對措施。
01
裂解氣壓縮機采用多級壓縮
當溫度過高時，重組分中的二烯烴將發生聚合反應，反應產生類似的結焦聚合物會沉積在壓縮機流道內，嚴重危及正常生產。為了盡可能延緩聚合現象的發生，就必須嚴格控制壓縮機各段溫度。
展開 風冷冰箱機械室CFD分析及其能耗影響研究
（a）小進風口
（b）大進風口
（c）小進風口側面
（d）大進風口側面
圖3 原機方案機械室仿真流場圖
表1 原機方案進排風流量
從分布情況可以看出，在壓縮機兩側流道變窄，靠近機械室內壁流道的流速變大，壓縮機背面為背風面，形成了渦流區域；另外，由于進排風邊界位于壓縮機后蓋板上，布置在機械室冷凝風道的一側，氣流大部分在靠近后蓋板一側流動，冷凝器內氣流流動較少，所以冷凝器換熱存在死角，換熱的效率會降低。分布在機械室后蓋板上的進風開口較小，且進排出風比例不協調，導致機械室風道流量較低，從而整個冷凝器的換熱效率較低［5］。
冰箱機械室內部氣流的流量多少與換熱效率密切相關，冷凝器換熱效率降低后，會導致系統冷凝壓力上升，壓縮機功率上升，進而整機的綜合能耗值上升，故需要進行改進設計。
1.4 設計改進
基于原機方案，設計了三種優化方案，如圖4所示。
（a）原機方案
（b）優化方案1
（c）優化方案2
（d）優化方案3
圖4 機械室進風格柵優化方案
三種優化方案中，保持排風口截面積不變，方案1進風口格柵中間部分拉通，方案2將進風口格柵更改為豎向進風，且進風口格柵形式為百葉窗，方案3機械室后蓋板進風口同原機方案，在機械室側板壁開孔，受側壁強度影響，開孔面積占側壁面積比例約為16%。機械室進風口優化方案如表2所示。
表2 機械室進風口優化方案
原機方案和優化方案仿真數據分析如表3所示。
展開 
[轉貼]常用胚件之缺陷及識別
變化切換位置,將融合痕轉移到 不太顯眼的位置
縮 水 將肉厚部的速度降低, 末端部降低速度 讓表面層穩定 加大保壓
澆口周圍的蝕 紋、銀紋、燒傷 通過澆口時將速度降低
流 痕 因流道變窄,速度 因料溫偏低,厚內部流 變快,而產生的情況 動不穩定而產生流 可以降低速度 痕時,將速度提高
毛 刺 在充填完了前降低速度,防止型腔內產生頂峰壓力,同時,如能將保壓切換位置的準確度提高,可以用較小的型締力來成形
空氣燒傷 降低燒傷發生部的速度,使排氣順利進行
澆口平衡 多個共取的情況,提高速度,讓樹脂同時流入型腔,減少各型腔間的差別(澆口很小時)
翹 曲殘留應力 根據型內樹脂的冷卻相應地順次降低保壓力
縮水，毛刺 對于薄避部品,第一段在短 對于厚避部,第時間內提高保壓壓力. 一段設定較低些
6 成形終了時的作業
所定生產終了之后，關閉料斗下的擋板，反復使螺桿回轉、射出，直至機筒內的樹脂會
全部排出，注（高速回車時缸筒內部如果沒料則易被損傷，所以要用低速回轉）。
成形時使用樹脂是容易熱分解的，高粘度的樹脂要用PS或PE置換，必須要置換的樹脂有PVC，PC，POM等。
金型上的油污要除去并且噴上防銹劑。
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