ansys分析CFD的案例
干貨 | ANSYS瞬態CFD分析方法—流體自控振蕩器的仿真
由于CFD分析的計算量一般比較大，工程師往往都是盡可能地對研究對象進行穩態工況分析，這樣可以在很大程度上提升研發效率。但實際中，由于物體運動、邊界條件改變或流動自身特性等原因，流動現象都是隨時間變化而變化的，這就必須進行瞬態CFD分析。今天我們就以流體自控振蕩器為例來了解下如何使用ANSYS進行瞬態CFD分析。
圖1顯示的是一個振蕩器結構，為了減少計算量，我們采用2D模型來分析。由于康達效應的影響，入口射流會有偏向一側曲面的趨勢，而結構又是對稱的，因此射流一開始會隨機偏向任意一側。當流體偏向某一側的時候，由于結構存在反饋回路（紅色虛線），反饋流體會對入口射流產生干擾，使得射流偏向另一側。這樣，即使在入口射流流量不變的條件下，射流將會在兩個偏轉狀態之間不斷來回切換，出口處就形成了交替出流的情況。這是一個明顯的瞬態現象，需要進行瞬態分析。
圖1 流體自控振蕩器結構圖
瞬態分析有兩點是需要特別注意的：
1、 合理給定初始值。與穩態分析的初始值不同，瞬態分析的初始值是有實際物理意義的，表示瞬態現象在0時刻的物理狀態，對于流動內部自發的瞬態現象，可以先求解一個穩態解作為瞬態分析的初始值。
2、 合理設定時間步Δt。如果周期T已知，那么Δt< T/20，如果T未知，那么
其中L為特征網格長度，V為特征速度。
所以，我們先按穩態模型設置的過程求解出一個穩態解。
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由于CFD分析的計算量一般比較大，工程師往往都是盡可能地對研究對象進行穩態工況分析，這樣可以在很大程度上提升研發效率。但實際中，由于物體運動、邊界條件改變或流動自身特性等原因，流動現象都是隨時間變化而變化的，這就必須進行瞬態CFD分析。今天我們就以流體自控振蕩器為例來了解下如何使用ANSYS進行瞬態CFD分析。
圖1顯示的是一個振蕩器結構，為了減少計算量，我們采用2D模型來分析。由于康達效應的影響，入口射流會有偏向一側曲面的趨勢，而結構又是對稱的，因此射流一開始會隨機偏向任意一側。當流體偏向某一側的時候，由于結構存在反饋回路（紅色虛線），反饋流體會對入口射流產生干擾，使得射流偏向另一側。這樣，即使在入口射流流量不變的條件下，射流將會在兩個偏轉狀態之間不斷來回切換，出口處就形成了交替出流的情況。這是一個明顯的瞬態現象，需要進行瞬態分析。
圖1 流體自控振蕩器結構圖
瞬態分析有兩點是需要特別注意的：
1、 合理給定初始值。與穩態分析的初始值不同，瞬態分析的初始值是有實際物理意義的，表示瞬態現象在0時刻的物理狀態，對于流動內部自發的瞬態現象，可以先求解一個穩態解作為瞬態分析的初始值。
2、 合理設定時間步Δt。如果周期T已知，那么Δt< T/20，如果T未知，那么
其中L為特征網格長度，V為特征速度。
所以，我們先按穩態模型設置的過程求解出一個穩態解。
展開 使用 ANSYS Fluent 掌握 CFD 分析 ￥15
第 1 單元：使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分進行 CFD 流動分析：（i） 課程簡介（ii） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過殼管換熱器進行 CFD 傳熱分析（iii） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過逆流換熱器進行 CFD 傳熱分析 （iv） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過錯流換熱器進行 CFD 傳熱分析 （v） 通過冷凝器換熱器進行 CFD 傳熱分析ANSYS Fluent 容錯網格劃分（vi） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過板式換熱器進行 CFD 傳熱分析（vii） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過表面冷凝器進行 CFD 傳熱分析（viii） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過特殊類型換熱器進行 CFD 流體混合（ix） 使用 ANSYS Fluent 容錯網格劃分通過排氣歧管進行 CFD 傳熱分析 （x） CFD 傳熱分析使用ANSYS Fluent容錯網格劃分通過催化轉化器進行裂解（習） 使用ANSYS Fluent容錯網格劃分通過風洞進行CFD傳熱分析（xii） 使用ANSYS Fluent容錯網格劃分通過文丘里計進行CFD傳熱分析（xiii） 使用ANSYS Fluent容錯網格劃分通過擴展器進行CFD傳熱分析（xiv） 使用ANSYS Fluent容錯網格劃分通過熱管進行CFD傳熱分析（xv） CFD共軛傳熱分析使用ANSYS Fluent Fault Tolerant網格劃分單元2：使用ANSYS Fluent Watertight Geometry進行CFD流動分析：（i） 通過風洞的CFD防水幾何工作流程（ii） 使用ANSYS Fluent水密幾何的CFD異質流體混合單元3：使用常規ANSYS Fluent Flow進行CFD流動分析（i）使用
展開 組合式黏滯阻尼器ANSYS-CFD分析
視頻采用ANSYS-CFD模塊對組合式黏滯阻尼器進行分析。
下面介紹采用該模塊進行分析的主要流程：
1.Geometry
采用ANSYS-SC模塊，對流體區域進行建模，包含活塞內小孔、活塞與缸體內表面間隙，兩個油缸，考慮到計算時間，建立對稱結構如下圖所示。
2. Mesh
采用ANSYS-Meshing模塊，指定流體屬性，更改網格尺寸，對間隙和孔隙的流體區域進行網格細分。
3. Setup、Solution
采用ANSYS-CFD Enterprise模塊定義阻尼液為非牛頓流體，更改粘性模型，定義動網格區域，采用UDF施加速度加載工況，定義動畫窗口和結果輸出，提交分析。
4. Results
采用ANSYS-CFD Post模塊查看黏滯阻尼器內部流場結果，繪制阻尼器F-V滯回曲線。
5. ANALYSIS
對黏滯阻尼器滯回曲線采用MATLAB進行擬合，根據F=CV^a，擬合出阻尼器的阻尼系數C和阻尼指數a值。
展開 
WorkBench+ICEM+CFD+網格劃分入門與ANSYS12 Workbench-熱分析
ANSYS12 Workbench-熱分析及WorkBench+ICEM+CFD+網格劃分入門
2ANSYS12 Workbench-熱分析.pdf
1WorkBench+ICEM+CFD+網格劃分入門.doc
ANSYS CFD/ICEPAK 在電子、電氣熱設計和散熱分析技術高級培訓班
2016年7月13日 - 2016年7月14日
9:00 - 17:00
培訓內容：
第一天
■CFD理論及ICEPAK軟件簡介
CFD入門基礎簡介
ICEPAK軟件功能簡介
■ICEPAK軟件介紹（熟悉軟件操作界面）
模型建立
網格劃分
邊界條件
求解設定
后處理（ICEPAK后處理及CFD-POST后處理）
■PCB板熱仿真分析案例（結合軟件demo）
案例介紹
Demo演示
第二天
■機箱散熱仿真分析案例（結合軟件demo）
案例介紹
Demo演示
■ICEPAK參數化案例分析
ICEPAK參數化分析
Workbench參數化分析
■LED案例仿真分析
復雜外部模型的導入
網格如何細化設置
■答疑
培訓講師： ANSYS認證工程師
收費標準： ￥4000/人，包括培訓費、資料費、書籍費、證書費和上機費（學員食宿自理）
電腦：學員自帶筆記本為主，ANSYS公司提供12臺電腦
上課時間：2016年7月13日-14日（上午9點-12點，下午2點-5點）
上課地點：ANSYS原廠深圳分公司：深圳市福田區金田路4028號榮超經貿中心1009
點擊下載ANSYS仿真高級培訓班報名回執表
報名方式：填寫報名回執表發送Email或傳真至深圳分公司（0755-82550670）
深圳聯絡人：莊百興 18675506525 baixing.zhuang@ansys.com，0755-82552976
特別優惠：
團體報名：￥3200元/人（3人及以上）；5人報名，1人免單
ANSYS老用戶：￥3200元/人
在維護期內的用戶：￥2400元/人
提前2周報名并付款，在上述三條基礎上再優惠￥200元/
展開 專業團隊代做CAE、CFD、ANSYS、Fluent、ABAQUS、ADAMS仿真代做，仿真分析代做
聯系方式微信：gz1720332184備注技術鄰
涉及學科：機械、流體、巖土、結構、鑄造、流體、強度、疲勞、船舶、水利、焊接、醫學、隧道、海洋、優化、人體、逆向建模等多學科
涉及軟件：
ANSYS、ABAQUS、ADINA、ADAMS、ANSA、Ansoft、 AutoCAD、CFX、CFD、Comsol、CAD、CREO(Pro/e)、CATIA、Deform、ESL、Fluent、Flac3、Flow3D、Fine-marine、Geomagic、HyperMesh、Isight、Icepak、Imageware、LS-DYNA、SPA2000、Midas、Nastran、nCode Designlife、OptiStruct Plaxis、Star-xxm+、Solidworks/UGS、Sysweld等等。
1、ANSYS/Workbench：結構動力學分析、結構靜力學分析、模態分析、隨機振動分析、響應譜分析、諧響應分析、屈曲分析、瞬態動力學分析、顯示動力學分析、接觸分析、復合材料分析、疲勞分析、壓電分析、傳熱分析、電磁場分析、非線性分析、聲學分析、APDL編程等。
2、FLUENT：導熱、流體流動與傳熱、自然對流與輻射換熱、凝固與融化、多相流、離散相、組分傳輸、氣體燃燒、多孔分析、UDF、飛行器氣動設計、流體結構單向耦合、流體結構雙向耦合、流固耦合、電磁熱耦合等。
3、ABAQUS：結構、土木、非線性分析、靜力學分析、動力學分析、模態分析、隨機震動分析、響應譜分析、諧響應分析、屈曲分析、瞬態動力學分析、顯示動力學分析、接觸分析、復合材料分析、疲勞分析、壓電分析、傳熱分析、電磁場分析、非線性分析、聲學分析、電磁振動噪音、子程序、二次開發等。
4、nCode Designlife：應力疲勞、應變疲勞、振動疲勞。
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2、FLUENT：導熱、流體流動與傳熱、自然對流與輻射換熱、凝固與融化、多相流、離散相、組分傳輸、氣體燃燒、多孔分析、UDF、飛行器氣動設計、流體結構單向耦合、流體結構雙向耦合、流固耦合、電磁熱耦合等。
3、ABAQUS：結構、土木、非線性分析、靜力學分析、動力學分析、模態分析、隨機震動分析、響應譜分析、諧響應分析、屈曲分析、瞬態動力學分析、顯示動力學分析、接觸分析、復合材料分析、疲勞分析、壓電分析、傳熱分析、電磁場分析、非線性分析、聲學分析、電磁振動噪音、子程序、二次開發等。
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展開 凌炫LE5039單路 XE5049雙路 EPYC 9754/9654/9554/9354工作站塔式服務器主機 仿真計算、HPC計算、有限元分析、CFD、ANSYS、CAE。
供應商資質：ISO9001、ISO4001
產品主要應用于CAE/CAD/CAM、圖形設計、影視特效、數值計算、大數據分析、圖像處理、人工智能、人臉識別、仿真、設計研發等行業。客戶涵蓋：高等院校、科研領域、能源、醫療、航空航天、氣象、軍事、電力、金融、廣電、制造、地質物探、建筑設計、石油化工、人工智能等領域。#深度學習 #服務器 #計算 #仿真計算服務器 #高校計算服務器 #CAE仿真 #CFD仿真計算 #工作站 #建模渲染
2017年名人堂作品賞析：HENN GmbH & Co KG
HENN GmbH & Co KG
http://www.ansys.com/zh-cn/other/hall-of-fame/archive/2017/henn
對連接渦輪增壓器和汽車管路之間的消聲器開展流體、結構和聲學分析而得到的合成圖像。著色的流線代表了速度、受壓或變形壁面以及聲壓級等值面。
問題:
HENN公司為汽車行業生產包含消聲器在內的創新型連接技術。數值原型可用于加快研發流程，同時提高下列涉及多種物理場的關鍵應用中的產品質量：
封閉機制的強度和緊密度
流動變形和壓力損耗
聲傳輸損耗的定制功能
解決方案:
ANSYS Mechanical有限元結構分析支持非線性摩擦接觸、硬化和超彈性材料定律，可用于計算連接機制在現實條件下的結構變形、應力和接觸壓力。ANSYS CFD分析可用于計算壓力損耗。得到的壓力場可被應用到結構模型上，以獲得結構變形和應力。使用聲傳輸損耗測量設置的參數化模型開展優化，根據目標傳輸損耗特征和尺寸縮減目標生成定制設計。
商業利益:
ANSYS解決方案可幫助我們：
自動生成滿足特定傳輸損耗要求的定制消聲器設計，把設計時間從數周銳減至數天
動態減少原型數量，在降低研發成本的同時縮短研發周期
提高產品質量并降低產品成本
使用的軟件:
ANSYS CFD
ANSYS Mechanical
ANSYS optiSlang
展開 在優化設計過程中，用Optimus集成網格變形工具（Sculptor）和計算流體力學軟件ANSYS Fluent，自動重復仿真流程。將經過優化設計的定制冠狀動脈支架在臨床上使用，結果表明與標準冠狀動脈支架相比，前者可以將局部血液循環改善20%以上。
1. 心臟病治療中的仿真和優化
1.1 冠狀動脈心臟病的治療
在美國，僅去年一年就有超過60萬人死于心臟疾病，冠心病主要都是因冠狀動脈狹窄或堵塞引起的，直接導致動脈硬化和動脈堵塞。這其中有一種情況是由動脈血管壁上的脂肪物質堆積造成，如膽固醇。目前最常用的療法是由心臟病醫生經皮冠狀動脈介入，使用X射線軸向分層造影（CAT）掃描對無線電信號不透明的冠狀動脈，作為對比，幫助診斷心臟疾病，并協助PCI治療。用導管穿過血管，用氣球對堵塞位置充氣，打開動脈血管，使血液流通。通常情況下，市售心臟支架在安裝完成后，在堵塞位置會以固定直徑永久打開。
1.2 改善血液循環
在進行研究項目的江景醫療中心（印第安納波利斯），研究人員正在研究心臟支架對血液流動特性的影響。作為研究的一部分，與之合作的CFD工程師也在研究如何進一步改善血液循環。以CFD的經驗，能夠正確的模擬變窄的動脈、其近端（上游）和遠側區域（下游）這樣復雜的流體動力學問題。CFD工程師用Optimus集成CFD工具，自動仿真狹長的動脈血管結構，并給出優化設計方案。
1.3 基于CFD的動脈血管優化
工程師采用一個已經接受治療病人的主動脈醫療成像數據，這是人體最大的動脈，這樣選擇是因為CAT掃描和冠狀主動脈表現出相同的血流動力學性能，基于CAT掃描數據，工程師創建了用于ANSYS CFD分析的網格模型ICEM CFD。初始的主動脈CFD模型包括了狹窄區及其上下游區域。
展開 
空調系統及乘員艙熱舒適性
①、通過對空調系統進行CFD數值模擬分析，可以獲得空調風道的空氣分配情況、風道的阻力特性、各出風口的空氣流速等，為優化風道設計提供依據。
②、通過對風擋和側窗進行除霜除霧分析，可以得到當前設計的除霜除霧性能，為改進出風口大小及角度提高除霜除霧性能提供依據。
③、通過對乘員艙內的CFD分析，可以得到艙內的流動、溫度分布情況，再進一步進行乘員的舒適性分析。ANSYS CFD 系列產品在空調系統方面有豐富的解決方案 。
除霜分析：不同時刻的霜層厚度分布云圖
左：除霧分析：某時刻的霧層厚度分布云圖；右：乘員艙舒適性分析：艙內的流線圖
展開 太空飛行器空氣動力學CFD研究
這篇博文將簡要介紹ANU Rocketry的氣熱分析，以預測高超音速上升階段太空火箭前緣的熱通量。氣熱分析由三個主要目標指導：
1. 研究火箭鼻錐周圍的關鍵流動特性。
2. 通過氣熱分析確定車輛可能遇到的最大熱通量。這應通過雙管齊下的方法實現：首先使用工程方法根據實驗數據和簡化公式推導氣動熱負荷，然后進行計算流體動力學（CFD）模擬以進一步驗證工程預測。
3. 使用空氣動力加熱輸出來告知車輛設計注意事項。
作為起點，飛行器的軌跡和感興趣高度的關鍵大氣參數被輸入到分析模型中。值得注意的是，Fay&Riddell公式在20世紀50年代后期開發的開創性停滯點傳熱公式，該公式已通過經驗風洞數據進行了廣泛驗證。該模型預測火箭鼻錐尖端的駐點熱通量約為550kWm^（-2）。
然后使用Ansys CFD作為驗證分析預測的方法。考慮到鼻錐幾何結構的對稱性，選擇了二維軸對稱方法，以減少計算要求，同時仍保持模擬逼真度。感興趣幾何體周圍的邊界條件和流動域如下所示：
網格劃分方案經過精心選擇，是寶貴的計算資源和模擬逼真度之間的平衡。靠近鼻錐壁的元件必須具有足夠的網格分辨率，以捕捉尖銳的熱梯度和速度梯度。下面顯示了大約157k個元素的粗網格示例，顯示了不同網格大小的不同區域。
展開 太空飛行器空氣動力學CFD研究
這篇博文將簡要介紹ANU Rocketry的氣熱分析，以預測高超音速上升階段太空火箭前緣的熱通量。氣熱分析由三個主要目標指導：
1. 研究火箭鼻錐周圍的關鍵流動特性。
2. 通過氣熱分析確定車輛可能遇到的最大熱通量。這應通過雙管齊下的方法實現：首先使用工程方法根據實驗數據和簡化公式推導氣動熱負荷，然后進行計算流體動力學（CFD）模擬以進一步驗證工程預測。
3. 使用空氣動力加熱輸出來告知車輛設計注意事項。
作為起點，飛行器的軌跡和感興趣高度的關鍵大氣參數被輸入到分析模型中。值得注意的是，Fay&Riddell公式在20世紀50年代后期開發的開創性停滯點傳熱公式，該公式已通過經驗風洞數據進行了廣泛驗證。該模型預測火箭鼻錐尖端的駐點熱通量約為550kWm^（-2）。
然后使用Ansys CFD作為驗證分析預測的方法。考慮到鼻錐幾何結構的對稱性，選擇了二維軸對稱方法，以減少計算要求，同時仍保持模擬逼真度。感興趣幾何體周圍的邊界條件和流動域如下所示：
網格劃分方案經過精心選擇，是寶貴的計算資源和模擬逼真度之間的平衡。靠近鼻錐壁的元件必須具有足夠的網格分辨率，以捕捉尖銳的熱梯度和速度梯度。下面顯示了大約157k個元素的粗網格示例，顯示了不同網格大小的不同區域。
展開 環境與氣象的CFD解決方案
因而，利用ANSYS CFD流體分析工具對局部復雜的城市大氣環境污染物的遷移擴散進行預測將成為發展趨勢，并且大有應用前景。
城市污染物的來源通常來自于工業企業的生產過程、生活爐灶與采暖鍋爐的排放以及交通運輸等。利用ANSYS CFD可以準確對這些污染物的擴散進行預測，以指導城市規劃中如何避免污染災害的發生或減少災害的損失，并通過對污染物擴散的預測來幫助制定災害發生時候的逃生路線。
城市污染物擴散過程研究
下圖紐約曼哈頓區域世貿中心倒塌分析，研究粉塵擴散的過程，為類似的突發事件提供疏散路徑和安全位置。
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