葉片鋪層仿真的案例
amesim葉片泵仿真：高壓變量葉片泵的綜合仿真模型
今天我們聊聊變量葉片泵的Amesim仿真。
這篇文章有如下幾個重點內容：
1、用解析法和數值法描述了高壓變量葉片泵的幾何形狀，并考慮了不同的泄漏狀態。
2、同時基于Amesim的庫文件建立了仿真模型，對其關鍵性能參數進行了評價。
3、利用有限元分析確定了配流盤的變形量，以便于糾正當前的軸向間隙。
4、采用CFD方法對排量控制閥門的流量系數進行了計算分析。
5、通過實驗驗證了該模型的穩態特性和位移控制動力學特性。
對以上任意一點感興趣的都可以翻看原文“COMPREHENSIVE SIMULATION MODEL OF A HIGH PRESSURE VARIABLE DISPLACEMENT VANE PUMP FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS”。
非平衡轉子葉片泵是一種結構最緊湊的變量泵，廣泛應用于流體動力系統中。
在AMESim建立的模型中，泵被離散化為單個具有均質特性的控制體積，這是比較流行的操作方法，因為它只需要很少的計算時間即可，而且還可以用于系統級分析。不過，AMESim仿真的結果還需要通過實際的樣機測試來校準一些系數。與此同時，最詳細的方法是用計算流體動力學(CFD)來表示。但是，它需要非常高的CPU資源。
該文章提出了一種詳細的高壓變量葉片泵參數模型。該模型集成了三維有限元和CFD模擬的具體結果。其中最重要的結果是配流盤的彈性變形對軸向間隙補償的影響。一旦通過試驗驗證，該模型可作為泵的設計和優化階段的工具。
這里研究的組件是葉片泵，最大排量為48.8cc/rev，最大工作壓力為210 bar。在圖1中顯示了泵芯的截面視圖。該裝置提供了11個葉片，擁有11個外部(主要)可變容腔。
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材料與鋪層定義：
AMESim葉片泵仿真：利用AMESim建立限壓式變量葉片泵模型
1.限壓式變量葉片泵
限壓式變量葉片泵是直接利用葉片泵工作容腔內的壓力來推動定子的運動，從而達到變量的目的。如下圖一，限壓彈簧7限制了B點處的壓力Pc，C點的壓力為流量為零時的壓力Pd，調整限壓彈簧7即可改變轉折壓力Pc。
圖一
工作時，當輸出壓力未達到轉折壓力Pc時，葉片泵以全排量工作，但考慮到泄露，其流量隨著壓力的升高，逐漸降低。當工作壓力超過轉折壓力時，輸出流量隨著壓力的升高迅速的下降，直至輸出流量為零。曲線BC段的斜率與彈簧剛度有關，剛度越大，下降越緩慢。
2.建立模型
了解了其工作原理之后，我們來分析如何使用AMESim對其進行建模。在AMESim中似乎存在限壓式變量泵的模型，但此處我們利用數學模型來完成我們需要的變量泵的流量-壓力特性曲線。
圖二
變量泵是通過輸出壓力反饋來實現不同的輸出流量的。將其流量-壓力特性曲線近似簡化之后，如圖二，就相當于是一個分段函數，為此，我們可以建立一個以壓力為變量的函數，將此函數的輸入、輸出同模型的輸入與輸出相互對應，便相當于建立起了變量機構部分的數學模型。
流量-壓力特性曲線的方程為：
在AMESim中，利用Signal,Control庫，建立模型如下：
圖三
3.仿真
然后我們建立一個簡單的系統，要求泵的全排量為15L/min，容積效率為0.8，轉折壓力為10MPa，截止壓力11MPa，來驗證我們所建立的模型是否正確。模型中，泵的流量是一定的，圖三中輸出流量其實不應該這么叫，其實其輸出的是一個0-1之間的數，相當于輸出的是一個比例，因此上述方程中的q=1，輸出比例與泵的流量的積才是實際的流量。
展開 Workbench fluent風力發電機組葉片流場及溫度場仿真，附詳解視頻及原模型 ￥96
本文檔提供基于ANSYS的風力發電機組溫度場仿真全流程指南，涵蓋幾何處理、網格劃分、求解設置及后處理等核心環節，結合實用技巧與問題解決方案，助力用戶高效完成熱場分析，支撐機組熱管理設計與性能優化。
請使用全英文路徑完成整個流程。
1. 幾何建模與處理
1.1 幾何導入與預處理
啟動SpaceClaim模塊
在ANSYS Workbench中創建新項目，拖拽 “fluid flow(fluent)”模塊至項目流程圖。右鍵選擇“edit Geometry in SpaceClaim ”進入幾何建模界面。
通過菜單欄“File”→“Import”導入風機模型（支持格式：STEP、IGES、Parasolid等），直接拖拽模型到窗口也行。若模型包含多余部件（如螺栓、支架），需手動刪除以簡化計算。
幾何切割與旋轉操作。平面切割：選擇選項卡中的切割工具，以塔筒底部或葉片根部為參考平面進行切割，斷開幾何體的連接。此步驟確保后續旋轉操作僅作用于葉片部分。通過“Move”工具中的“Rotate”功能調整葉片至停機狀態（一個葉片朝下）。該軟件需要單獨學習操作的，可以關注作者的其他課程。
合并幾何體：使用“Combine”功能將旋轉后的葉片與塔筒合并為單一部件，避免后續分析中出現接觸面不連續問題。使用“Repair”工具修復模型中的微小縫隙或重疊面，確保幾何封閉性。對于復雜曲面（如葉片翼型），可通過“Simplify”功能減少局部細節，提升網格生成效率。
1.2 流體域抽取
創建外部流體域：在SpaceClaim中，選擇“準備”選項卡，使用“外殼”工具沿風機周圍生成長方體流體域，可以鍵盤上直接輸入數值。建議尺寸為風機幾何的20-30倍。
展開 
ANSYS ACP 復合材料鋪層無人機結構仿真，附帶詳細講解視頻和案例模型 ￥158
涉及ACP復合材料鋪層，后處理等相關設置方法。過程詳細，結果合理。相關復合材料鋪層均可使用該文檔方法設置完成。
附帶詳細講解視頻和案例模型
復合材料因其高比強度、可設計性強等特點，在無人機輕量化結構中應用廣泛。本文基于ANSYS軟件平臺，詳細闡述復合材料無人機結構仿真的全流程操作，涵蓋幾何處理、材料定義、鋪層設計、載荷施加及結果驗證等關鍵環節。通過本文，用戶可系統掌握復合材料結構仿真技術，優化無人機設計，確保結構安全性與可靠性。
幾何模型預處理
抽殼處理（Shell Extraction）無人機結構多為薄壁殼體，需將實體模型轉換為殼單元以提升計算效率。操作路徑：Geometry > 右鍵部件 > 選擇“抽殼”，輸入設計厚度（如0.2mm）。
注意事項：抽殼后需檢查面法向方向（Tools > 面法向），確保所有面外法向一致，避免后續分析中出現應力方向錯誤。對于多曲面模型，抽殼可能導致局部厚度不均，需通過“偏置面”功能手動調整。
細節簡化，刪除非關鍵特征：移除直徑小于2mm的孔、倒角及裝飾性結構（選中孔邊緣 > Delete）。
合并面：針對相鄰面片，使用“合并面”工具（Tools > 合并面）消除微小間隙或尖角。案例：機翼與機身連接處常存在微小面片，合并后可提升網格質量。若模型關于XY平面對稱，可僅處理單側結構，再通過鏡像生成整體（Tools > 鏡像）。鏡像驗證：鏡像后需檢查對稱面是否完全貼合，避免因公差導致網格不連續。
刪除冗余部件，移除內部支撐管、非承重連接件等，僅保留主承力結構。示例：無人機起落架安裝座若與靜力分析無關，可直接刪除以簡化模型。
接下來我們將進行建模處理，首先打開軟件，主要工作是劃分網格并進行命名。
展開 【流固耦合數值仿真算例】風機葉片流固耦合數值仿真
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 Ansys葉片顫振仿真分析流程
案例概述
? 顫振分析對于確定壓氣機/渦輪葉片安全工作范圍意義重大，Ansys Fluent 2022R1已具備葉片顫振(Blade Flutter)仿真功能
? 本案例以Rotor67壓氣機葉片為例，介紹了基于Fluent進行葉片顫振分析的基本流程，包括：幾何前處理、網格劃分、計算設置、求解及后處理
? 模態結果文件由Ansys Mechanical計算得到，具體可參考流體大本營葉片顫振相關仿真資料，本案例不做具體解釋
? 本案例僅作為仿真流程演示說明案例，未與相關試驗數據進行比對
考慮氣彈問題時壓氣機氣動特性線安全裕度范圍
幾何前處理
本案例以NASA Rotor67跨音壓氣機葉片為例
‐整周葉片數22
‐設計轉速16043RPM
‐設計流量34.07kg/s，單葉片通道流量約1.54kg/s
‐模態Mode取1階彎曲模態輸出結果
‐節徑Nodal Diameter取0
NASA Rotor67 跨音壓氣機葉片
具體步驟
-將單通道葉片流體域幾何導入SCDM
-依次為進口、出口、輪轂、機匣和旋轉周期交界面進行命名，相關命名方式同一般葉輪機仿真規則
-該模型未設置葉尖間隙，如葉片帶有葉尖間隙則需對葉尖面進行單獨命名方便后續網格加密
-基于TurboGrid生成的帶有葉尖間隙的網格暫時不支持在Fluent中進行
Rotor67葉片單通道流體域幾何
Fluent Meshing網格劃分
? 在Workbench中將Geometry拖曳到Fluent模塊的Mesh單元
? 雙擊Mesh打開Fluent Meshing網格劃分界面
‐導入幾何
‐葉片局部網格加密
‐生成面網格
‐設置進出口邊界條件，設置周期對稱邊界面網格
‐定義流體域
‐設置邊界層網格
‐生成體網格(網格總數約80萬)
展開 飛機葉片機匣摩擦仿真
模型介紹&前處理
節點數：18866；單元數：10605；
角速度載荷：1323rad/s
殼單元公式：2---Belytschko-Tsay，計算速度快，用于大變形問題是最穩定有效的公式，
體單元公式：單層/多層常應力六面體單元，8節點控制，中心單點積分，需要沙漏控制，如尺寸允許，盡量畫成多層。
沙漏控制：對于高速沖擊的固體結構部件，推薦采用基于粘性的沙漏控制。
Mat Information
*MAT_Johnson_
COOK
RHO
G
E
NU
DTF
A
B
7.8E-9
8.3E4
1.9E5
0.33
0
283
496
*MAT_PLASTIC_
KINEMATIC
RHO
E
NU
SIGY
ETAN
BETA
7.8E-9
2.1E5
0.3
956
Defult
Defult
*MAT_THERMAL_
ISOTROPIC
TRO
HC
TC
TGRLC
TGMULT
TLAT
HLAT
7.8E-9
5E8
40
展開 發動機葉片鳥撞仿真研究（轉載）
根據統計，發動機風扇葉片和風擋是受鳥撞擊概率最大的兩個部位。由于鳥體的沖擊力可能會打碎發動機葉片，而鳥在被攪碎之后，遺骸也可能堵塞發動機的管道，在撞鳥后，發動機往往會出現喘振起火，甚至自行停車，因此鳥撞發動機葉片的危害極大。
鳥撞發動機的研究主要有實驗和數值仿真方法兩種。早期主要通過實驗進行，但這類試驗成本很高。20世紀隨著計算機和仿真技術的發展，數值仿真在鳥撞發動機的研究中得到了廣泛應用。鳥撞發動機問題屬于高度非線性沖擊動力學問題，撞擊過程中葉片會產生大變形，而鳥體會呈現碎裂、流變現象。因此對鳥體建立準確地數值模型是鳥撞數值分析中的難點。
根據鳥撞發動機風扇葉片動態響應的特點，本文混合使用SPH方法和有限元方法，鳥體采用SPH方法建模，用流動的粒子描述鳥體的大變形、破碎及飛散。發動機葉片區域使用有限元Lagrange方法，用Johnson-Cook材料本構模型模擬高速碰撞下的塑性變形。
二、工況及建模
飛機渦扇發動機風扇由葉片和輪轂組成。葉片呈發散狀，共有20片，材料為鈦合金，其楊氏模量為115GPa，密度為4440kg/m3，泊松比為0.3，塑性本構采用Johnson-Cook模型。本例的材料參數由南京智能制造研究院的CoCreation材料數據庫提供，感興趣的可以添加微信公眾號“天天材訊”進行了解。
展開 仿真案例｜葉片泵空化流動模擬實驗
另一種可能的構造原理是葉片泵。葉片泵的功能在圖4中顯示。葉片將定子和轉子之間的容積分成若干個容積室，這些容積室的容積隨著泵的角度的變化而周期性地變化。
圖4：葉片泵的功能說明
作為示例，每個泵循環具有兩個位移的轉子單元。葉片可以在其狹縫中自由運動，并將定子（環）和轉子之間的容積分成若干個腔室。
數值模擬、實驗與分析
在過去的產品設計過程中主要依賴于經驗數據，而仿真已經成為設計過程中的重要元素。為了獲得關于實驗的系統必要知識而專門使用大量的原型進行實驗非常地耗時耗力。許多方面可以而且必須在仿真的虛擬層次上進行。因此，在模擬、實驗和分析之間遵循一個很好的平衡策略是很重要的。模擬可能是非常耗時的，因此必須注意，投入不要過量。當然，數值實驗通常比實際硬件上的測量要便宜得多。此外，仿真技術現在變得越來越強大，應用范圍也得到了很大的擴展。需要注意的是，只要不可能從這些數據（數值或經驗數據）導出簡單的模型和視圖，數值數據就可能和經驗數據一樣無用。
確定靜液壓泵流量極限已被證明是關鍵一步。在產品設計過程中，開發工程師需要一種簡單、快速的計算工具來進行純估算。1D建模是滿足這一需求的最有效方法。1D模型具有有限的變量數目，并允許進行詳細的分析。量綱分析可以用來獲得一個問題的規則參數。計算流體力學(CFD)在模型參數確定或模型改進時起到了很好的支持作用。在這種情況下，流量系數是一個非常突出的例子。因此，人最終可以得出一個很好的模型，該模型可以用完全開發的產品的可用實驗數據來驗證。在產品設計的下一個周期中應用該模型可能有助于避免以前的缺點。因此，我們嘗試在這個卓有成效的共生體中采用1D模擬和CFD并行的策略。
CFD 模擬策略
在嘗試用CFD進行全3D葉片泵模擬之前，建議從2D可行性研究開始。
展開 基于內部通道冷卻的渦輪葉片熱應力仿真 ￥5
在渦輪機行業，用流體冷卻渦輪葉片是常見的做法 流經冷卻孔。由于刀片中的溫度梯度， 會產生熱應力，從而導致葉片失效。
在典型的熱應力分析中，溫度被計算出來，然后應用為 應力分析的荷載條件。雖然可以解決 溫度通過對共軛傳熱進行建模 計算流體動力學 （CFD） 代碼，它需要大量的 計算資源。CFD 的降階模型，假設一維流 通過孔，可以提供一種廉價的解決方案，而不會造成重大損失 準確性。由于通過冷卻孔的質量流量是已知的，因此經驗 薄膜系數的關系可用于模擬來自 刀片到流體。
軸流通風機葉片模態仿真及其對氣動噪聲的影響
仿真結果與試驗結果的對照
試驗是在葉輪安裝狀況下通過錘擊法進行的，支架剛度很大，忽略支架的影響 認為結構在20?200Hz范圍內的振動模態頻率由葉輪決定。試驗得到的葉輪模 態頻率值為58.17Hz,83.38Hz,88.69Hz,154.8Hz仿真得到的模態頻率值約為 62Hz、 80Hz、88Hz和152.2Hz。試驗檢測得出的頻率與仿真結果對應關系較好 ，因此相 互得到了驗證。由于振型試驗比較復雜，所以沒有進一步作振型試驗，后面將利用 仿真的數據來觀察振型。
4 考慮預應力和旋轉軟化在真實狀況下葉輪是運動的，由于離心力和氣動載荷 的影響,葉輪產生拉伸變形，模態有可能與靜止狀況有很大不同，所以必須予以考 慮。影響旋轉件頻率變化的一種原因是由于離心力對葉片運動產生的預應力的影 響，造成了葉輪剛度的增大，使運行狀況下模態頻率升高。
另一種原因：旋轉軟化,旋轉軟化使模態頻率降低。其原理可以用一個簡單的彈 簧-質量旋轉系統說明，彈簧垂直于旋轉軸，當彈簧剛度很高而旋轉加速度很小時, 認為彈簧變形很小。
展開 發動機葉片鳥撞仿真分析【轉載】
根據統計，發動機風扇葉片和風擋是受鳥撞擊概率最大的兩個部位。由于鳥體的沖擊力可能會打碎發動機葉片，而鳥在被攪碎之后，遺骸也可能堵塞發動機的管道，在撞鳥后，發動機往往會出現喘振起火，甚至自行停車，因此鳥撞發動機葉片的危害極大。
鳥撞發動機的研究主要有實驗和數值仿真方法兩種。早期主要通過實驗進行，但這類試驗成本很高。20世紀隨著計算機和仿真技術的發展，數值仿真在鳥撞發動機的研究中得到了廣泛應用。鳥撞發動機問題屬于高度非線性沖擊動力學問題，撞擊過程中葉片會產生大變形，而鳥體會呈現碎裂、流變現象。因此對鳥體建立準確地數值模型是鳥撞數值分析中的難點。
根據鳥撞發動機風扇葉片動態響應的特點，本文混合使用SPH方法和有限元方法，鳥體采用SPH方法建模，用流動的粒子描述鳥體的大變形、破碎及飛散。發動機葉片區域使用有限元Lagrange方法，用Johnson-Cook材料本構模型模擬高速碰撞下的塑性變形。
二、工況及建模
飛機渦扇發動機風扇由葉片和輪轂組成。葉片呈發散狀，共有20片，材料為鈦合金，其楊氏模量為115GPa，密度為4440kg/m3，泊松比為0.3，塑性本構采用Johnson-Cook模型。本例的材料參數由南京智能制造研究院的CoCreation材料數據庫提供，感興趣的可以添加微信公眾號“天天材訊”進行了解。
展開 FLUENT動網格案例之十四：基于鋪層算法的風箱動態仿真分析 ￥299
基于鋪層算法的風箱動態仿真分析
風箱網格及邊界條件模型如下圖所示
仿真計算結果
UDF文件片段
文件列表
壓氣機導向器葉片的鹽霧腐蝕仿真 ￥500
<p>本案例建立了一壓氣機導向器葉片模型，如圖1所示。基于COMSOL軟件的二次電流模塊仿真了壓氣機導向器葉片的電極電位，并基于電流分布殼體接口求解薄電解質域內的電解質電位。電解質膜的厚度取決于鹽負荷密度和相對濕度。氧溶解度和電解質電導率也取決于相對濕度。使用與大氣腐蝕模型相同的表達式來分析電解質膜厚、氧溶解度和電解質電導率與相對濕度的相關性。仿真結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/c238539d1c4448d385a40815ac069aa7.png" alt="Untitled11.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/7ac3e5fa234a4211bc4cdf934005e009.png" alt="Untitled12.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>腐蝕電流密度</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/10f4d4177d534c529e4f9a7bd34aadd1.png" alt="Untitled13.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>電極電流密度和電勢分布</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作</p><p><br></p><p><br></p>
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