阻力分析
關(guān)注創(chuàng)建者：HMS Dragon/D35 創(chuàng)建時間：2023-02-16
阻力分析的視頻教程
基于fluent的飛機(jī)升阻力分析與優(yōu)化
邊界層理論詳解，網(wǎng)格無關(guān)性驗證流程； 3. fluent升阻力仿真設(shè)置流程，cfd-post后處理過程； 4. 不同迎角下飛機(jī)升力、阻力與俯仰力矩分析，根據(jù)結(jié)果給出優(yōu)化意見； 5. 提供源文件與后期答疑；
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基于ICEM的雙段機(jī)翼（飛翼）結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分與升阻力分析
邊界層理論詳解，網(wǎng)格無關(guān)性驗證流程； 3. fluent升阻力仿真設(shè)置流程，cfd-post后處理過程； 4. 提供源文件與后期答疑。
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管路水阻力仿真分析，F(xiàn)luent實操詳解系列之從三到萬3-1
本視頻是Fluent實操詳解系列之從三到萬的第一篇，為管路壓降計算，學(xué)習(xí)內(nèi)容： 1、流體仿真過程的設(shè)置，包括物理建模、條件設(shè)置和結(jié)果處理三個步驟 2、其中，重點講了網(wǎng)格如何優(yōu)化優(yōu)化和結(jié)果如何分析 視頻中的物理模型見附件。
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阻力分析的實例教程
表1 不同規(guī)范拖航阻力計算環(huán)境條件
1.1 國內(nèi)規(guī)范算法
目前國內(nèi)關(guān)于拖航阻力的計算模型主要是CCS《海上拖航指南(2011)》算法，該指南的相關(guān)公式是目前國內(nèi)拖航阻力的主要依據(jù)，也是海上平臺拖航前獲得海事部門許可的計算依據(jù).摩擦阻力、剩余阻力和風(fēng)阻力的計算公式[2]如下：
Rf=1.67A1V1.83×10-3
Rb=0.147δA2V1.74+0.15V
R2=0.5ρV2ΣCsAi10-3
其中：Rf為摩擦阻力，Rb為剩余阻力，R2為風(fēng)阻力，A1為水下濕表面積，A2為迎流面積，V為拖速，δ為方形系數(shù)，Ai為受風(fēng)面積，Cs為受風(fēng)面積Ai的形狀系數(shù)；各個阻力的單位為kN.
中國船級社《海上設(shè)施拖航檢驗須知》在《海上拖航指南(2011)》算法的基礎(chǔ)上，規(guī)定了波浪阻力的計算公式：
Rw=12VSw2B(δ/L)1.5 kN
其中：Rw為波浪阻力，Sw為波高，B為船寬，L為船長.
1.2 各主流船級社拖航阻力公式
DNV船級社沒有直接針對拖航過程的阻力公式，但規(guī)范中有關(guān)于拖航中平臺受到的風(fēng)阻力公式和波流力計算的簡單公式以及水動力學(xué)推薦算法，水動力學(xué)計算需要用專門的水動力學(xué)軟件進(jìn)行計算.
相比風(fēng)阻力公式，波浪阻力更難求解.在不規(guī)則海洋中，波浪引起的載荷可以通過規(guī)則波分量的荷載線性疊加得到，在規(guī)則入射波中分析大體積結(jié)構(gòu)稱為頻域分析.假設(shè)處于穩(wěn)定狀態(tài)，忽略所有瞬態(tài)效應(yīng)，結(jié)構(gòu)的載荷和動力響應(yīng)與入射波的頻率相同，或在前進(jìn)速度下與遭遇波的頻率相同，呈諧波振動.
在線性分析中，流體力學(xué)問題通常分為兩個子問題.
展開 在大多數(shù)情況下，分離會增加阻力。
另外可以觀測流線聚合和擴(kuò)散 (流線的疏密程度)。由于小于0.3馬赫的空氣被認(rèn)為是不可壓縮的，所以當(dāng)流域截面變窄時，空氣速度增大。由于幾何形狀/橫截面的變化，空氣的加速和減速可能再次產(chǎn)生阻力。通過平滑這些幾何/截面的變化，可以減緩速度的變化，從而減少阻力。
橫向和縱向流線如下圖所示：
縱向流線（a）
縱向流線（b）
縱向流線（c）
縱向流線（d）
橫向流線（a）
橫向流線（b）
噪聲分析
噪聲仿真分析是一門先進(jìn)的工程技術(shù)，且分析過程較為復(fù)雜及分析費(fèi)用昂貴。因此，通過引入了更簡單的模型(“聲學(xué)類比”)來獲得局部噪聲產(chǎn)生的粗略估計，已達(dá)到判斷噪音源及優(yōu)化設(shè)計，顯得更經(jīng)濟(jì)實用。
為了減少設(shè)計中的噪聲產(chǎn)生，可通過下圖查找“噪聲云”的來源。一般情況下，噪音是在氣流受到干擾的位置下游產(chǎn)生的。平滑表面、避免空腔和外延部件可以有效減少噪音的產(chǎn)生。
展開 圖5-2 結(jié)果預(yù)測
2）求解結(jié)果更新及導(dǎo)入
雙擊樹節(jié)點 報告> 力，設(shè)置方向參數(shù)，選取區(qū)域面列表中hull，單擊應(yīng)用，讀取升阻力數(shù)據(jù)。
圖5-3 數(shù)據(jù)讀取
圖5-4 數(shù)據(jù)查看
3）結(jié)果對比
① 在進(jìn)行預(yù)測計算之前， 可以先進(jìn)行原始工況的計算，然后和預(yù)測后的結(jié)果進(jìn)行比對；
② 升阻力，壁面壓力和中心截面速度對比。
表1 升阻力數(shù)據(jù)對比
表2 壁面壓力對比
表3 中心截面速度對比
① 單擊菜單欄 后處理>云圖，選取位置和變量參數(shù)，設(shè)置等級參數(shù)，點擊應(yīng)用，讀取潛艇表面壓力云圖；
② 壁面壓力云圖對比。
圖5-5 原始工況
圖5-6 預(yù)測結(jié)果
① 單擊菜單欄 后處理> 面，創(chuàng)建中心截面, 然后單擊菜單欄 后處理> 云圖，查看流場中心截面速度分布云圖，點擊應(yīng)用，讀取中心截面速度分布圖；
② 中心截面速度云圖對比。
圖5-7 原始工況
圖5-8 預(yù)測結(jié)果
展開 船舶阻力預(yù)報CFD研究現(xiàn)狀
在船舶行業(yè)，CFD能準(zhǔn)確捕捉復(fù)雜流動形態(tài)及結(jié)構(gòu)；流動區(qū)域平均物理量（速度及壓力）的預(yù)報已達(dá)到較高精度；固壁邊界的水動力系數(shù)（摩擦阻力和粘壓阻力系數(shù)）的預(yù)報已達(dá)到一定精度，可用于初步設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計等工程應(yīng)用問題；自由表面流動的計算進(jìn)步較快，波形的預(yù)報已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)?shù)木取?通過CFD計算分析，可以對多個不同的設(shè)計方案給出正確的排序。比之單由水池試驗，CFD分析的長處是它允許對更寬范圍的備選船型方案進(jìn)行測試。比較理想的做法是，它適合用來選擇有希望的備選設(shè)計方案作進(jìn)一步的水池試驗。CFD也指明對設(shè)計方案進(jìn)行改進(jìn)的部位和方法，比如，顯示出船身上的壓力分布的細(xì)節(jié)。
船舶阻力計算CFD的解決方案
船舶阻力計算CFD應(yīng)用需求
船舶的水動力性能（快速性、適航性、操縱性）是由繞船的流場特性而決定，從理論上講通過求解描述流場特性的流體動力學(xué)方程就能對相應(yīng)的水動力性能做出預(yù)報。然而，由于自由面的存在、船體幾何形狀復(fù)雜（特別是船尾）、附體較多，導(dǎo)致自由面水波、流體分離、旋渦等現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得流場中的流動結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，即使有了描述流動過程的微分方程式也不可能得到解析解，因此，長期以來船模試驗便成了研究船舶周圍流場特性的一個必不可少的手段。然而，船模試驗不僅周期長、費(fèi)用高、很難得到詳細(xì)的局部流場信息，同時因為尺度效應(yīng)，船模實際上并不能真實地再現(xiàn)實船的流動情況，存在很大的局限性。新的水動力性能預(yù)報手段的引入已十分必要。
船舶阻力的CFD計算盡管存在自由表面、高雷諾數(shù)等多種難題，但近30年來通過人們不懈的努力，從勢流理論線性計算到非線性計算，從理想流體到粘性流體，從薄邊界層到全NS方程的求解，直至考慮自由面的NS方程的求解，CFD方法在計算能力和實用方面都發(fā)生了深刻的變化。過去只是在大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)才有的計算方法，如今已有很多商業(yè)化的CFD軟件可以應(yīng)用。
展開 項目簡介
某廠脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法，采用出口直排鋼煙囪，系統(tǒng)不設(shè)增壓風(fēng)機(jī)，脫硫系統(tǒng)阻力由窯尾風(fēng)機(jī)克服，風(fēng)機(jī)位于系統(tǒng)前端，脫硫系統(tǒng)正壓運(yùn)行。運(yùn)行一段時間后，系統(tǒng)在滿負(fù)荷運(yùn)行中出現(xiàn)阻力大的情況，現(xiàn)場分析可能為二級除霧器結(jié)垢，即除霧器葉片表面被漿液或顆粒物覆蓋，造成氣流通道變窄，但在停機(jī)后檢查，二級除霧器并無結(jié)垢現(xiàn)象，也無堵塞。因此分析為工況滿負(fù)荷后，煙氣量超過設(shè)計煙氣量，造成二級除霧器流速過大，阻力上升，這僅為推測，為驗證這一推測。對脫硫系統(tǒng)建立三維模型做CFD流場分析，判斷運(yùn)行阻力異常的原因。
建立模型
根據(jù)圖紙建立三維模型如下：
三維模型
注：模型中托盤、噴淋層、超凈除霧器層均做簡化處理。
計算參數(shù)及邊界設(shè)置
塔入口煙氣壓力1500Pa；塔入口煙氣溫度155℃；塔入口煙氣量716840℃
根據(jù)上述表格數(shù)據(jù)設(shè)置邊界參數(shù)如下：
入口：速度入口（velocity-inlet），20.13m/s
出口：壓力出口（pressure-outlet），0Pa
壁面：無滑移邊界條件，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，對流散熱系數(shù)5W/m2·K。
流體屬性：飽和濕空氣，其物性（密度、粘度和比熱等）由UDF定義，隨煙氣溫度變化，忽略液滴/液膜對氣相流場的反作用。
傳熱設(shè)置：以塔體內(nèi)噴淋域的吸熱反應(yīng)來模擬漿液與煙氣的傳熱。
考慮到煙囪內(nèi)產(chǎn)生旋流，湍流模型采用realizable k-e模型，湍流流場的計算采用有限體積法離散控制方程，算法采用Simple算法，對流項采用一階迎風(fēng)格式。
結(jié)果及分析
脫硫塔的模擬運(yùn)行結(jié)果如下：
展開 
阻力分析的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
阻力分析的最新內(nèi)容
漢航車輛性能測試之滑行測試模塊5個月前
針對報告生成需求，漢航NTS.LAB軟件支持一鍵報告生成，系統(tǒng)自動基于分析結(jié)果生成合規(guī)的測試報告，報告包含測試參數(shù)、原始數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、阻力模型、趨勢曲線等完整內(nèi)容，可直接用于產(chǎn)品研發(fā)、法規(guī)認(rèn)證等場景，大幅提升測試成果轉(zhuǎn)化效率。
一、項目簡介
西南某水泥窯尾袋除塵器進(jìn)氣形式為灰斗進(jìn)氣，共2×8=16個灰斗。目前中控顯示運(yùn)行阻力較高，經(jīng)分析除塵器結(jié)構(gòu)，問題可能出現(xiàn)在以下幾點：
1.來自磨機(jī)和增濕塔的煙氣匯合流入?yún)R風(fēng)箱，導(dǎo)致除塵器進(jìn)口煙氣分布不均。
2.且來自磨機(jī)的煙氣管道與主管道成直角相貫，導(dǎo)致進(jìn)口段阻力較高。
3.灰斗進(jìn)口管道最小斷面處風(fēng)速過高，導(dǎo)致設(shè)備阻力升高。
現(xiàn)通過模擬磨開和磨停兩種情況，并就以上問題通過添加導(dǎo)流及改造灰斗進(jìn)氣管道的方式對設(shè)備內(nèi)流場進(jìn)行優(yōu)化
對脫硫系統(tǒng)建立三維模型做CFD流場分析，判斷運(yùn)行阻力異常的原因。
建立模型
根據(jù)圖紙建立三維模型如下：
三維模型
注：模型中托盤、噴淋層、超凈除霧器層均做簡化處理。
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項目簡介</strong></p><p>某鋼廠雙列式金屬濾袋除塵器，除塵器前端管道布置路線復(fù)雜且彎頭較多，可能造成運(yùn)行阻力較大；進(jìn)氣方式為灰斗進(jìn)氣，且進(jìn)口管道處有彎頭，可能會對袋室內(nèi)煙氣流場均勻性產(chǎn)生不利影響；為保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，需通過CFD對袋除塵器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬
一、項目簡介
由現(xiàn)場檢測得到某除塵項目進(jìn)口阻力超大，對此以該模型進(jìn)口作為模擬分析對象，分別對磨開及磨停兩種工況下做CFD氣流模擬，檢測其實測位置的壓力，并對其阻力大問題作出相應(yīng)的改進(jìn)措施。
二、沒有添加導(dǎo)流板時各檢測面的壓差
2.1 磨開的情況下：（正常情況下，煙氣大部分時間走該管路）
因需要檢測不同位置的壓力，故在需要檢測壓力的位置坐檢測面（i1-i7），具體位置標(biāo)注如下
船舶與海洋工程：船體阻力預(yù)測，快速分析船體表面流動，降低航行阻力。
葉輪機(jī)械：模擬和分析渦輪機(jī)和壓縮機(jī)中的復(fù)雜流動。非穩(wěn)態(tài)求解器可以模擬旋轉(zhuǎn)和靜止部件之間的動態(tài)相互作用。
風(fēng)力發(fā)電：模擬風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的復(fù)雜流場，優(yōu)化葉片設(shè)計以實現(xiàn)最高效率和性能。
[8] 李秋生,曹輝,宋志江,等.重型刮板輸送機(jī)運(yùn)行阻力的分析計算[J].煤礦機(jī)械,2012,33(12):1-2.
[9] 焦宏章.刮板輸送機(jī)鏈輪與圓環(huán)鏈接觸動力學(xué)分析[D].太原：太原理工大學(xué),2012.
[10] 王堯.綜采重型刮板輸送機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)動力學(xué)特性與智能控制方法研究[D].太原：太原科技大學(xué),2018.
章浩燕等[2]采用簡化的解析方法對拖纜二維形態(tài)進(jìn)行了研究；張大朋等[3]對300 m拖纜系統(tǒng)在低航速下的穩(wěn)態(tài)拖曳進(jìn)行了分析；朱克強(qiáng)[4]對不同截面纜的阻力系數(shù)進(jìn)行了分析，并對100 m拖纜系統(tǒng)在低航速下的穩(wěn)態(tài)拖曳進(jìn)行了計算。這些研究可供拖纜分析參考，但主要面向的是中小尺度拖纜，且大多數(shù)沒考慮海浪的影響，與大尺度拖纜的實際應(yīng)用有一定的偏差。
數(shù)模分析計算波浪阻力是一個基于勢流理論的平均漂移力，作為拖船選取的理論依據(jù)是可行的，但瞬時的波浪力有可能很大，要注意一些異常波浪對船和平臺的破壞，并特別注意自振周期.
2.1 CFD數(shù)值計算模型
計算步驟如下：
(1) 平臺模型按照縮尺比1∶1繪制，忽略物理模型主甲板以上組件，忽略平臺艏部、尾部存在的三樁腿開口，如圖2所示.
AICFD是由天洑軟件自主研發(fā)的通用智能熱流體仿真軟件，用于高效解決能源動力、船舶海洋、電子設(shè)備和車輛運(yùn)載等領(lǐng)域復(fù)雜的流動和傳熱問題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結(jié)果處理完整仿真分析流程，幫助工業(yè)企業(yè)建立設(shè)計、仿真和優(yōu)化相結(jié)合的一體化流程，提高企業(yè)研發(fā)效率。
一、概 要
1）案例描述
AI預(yù)測是軟件的特色模塊之一
