ansys cfx分析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys cfx分析的實(shí)例教程
基于ANSYS-Maxwell-Fluent-CFX的變壓器溫度分析
隨著電力設(shè)備的日益復(fù)雜和高效，變壓器的電磁場已經(jīng)分享過，參考前文。但是電氣設(shè)備的溫度管理變得尤為重要。過高或過低的溫度都可能影響變壓器的性能和壽命。我們詳細(xì)介紹如何利用ANSYS軟件家族中的Maxwell、Fluent和CFX等工具，對變壓器進(jìn)行精確的溫度分析。
一、變壓器溫度升高的原因
變壓器在工作過程中，由于鐵芯損耗、繞組損耗等原因，會產(chǎn)生大量的熱量。如果這些熱量不能及時散發(fā)，就會導(dǎo)致變壓器溫度升高，進(jìn)而影響其性能和壽命。
二、變壓器溫度分析的方法
1. Maxwell計算功率損耗
首先，我們利用ANSYS Maxwell進(jìn)行電磁場分析，計算變壓器的功率損耗。Maxwell軟件可以模擬變壓器的電磁場分布，從而精確計算出鐵芯損耗、繞組損耗等，參考前面的文章。計算出功率損耗分布，可以看到不同位置的功率損耗是不同的,功率損耗密度不同.
變壓器模型
變壓器模型產(chǎn)生的功率損耗分布
2. Fluent計算溫升
我們使用ANSYS Fluent進(jìn)行流體溫升分析，該方法的好處是可以自動計算空氣或者冷卻水的對流換熱系數(shù)，以計算變壓器的溫升。可以模擬變壓器內(nèi)部的流體流動和熱量傳遞過程。Fluent支持多種物理模型，包括傳熱、流動、化學(xué)反應(yīng)等，可以全面分析變壓器內(nèi)部的熱傳遞過程。通過Fluent，我們可以得到變壓器內(nèi)部各點(diǎn)的溫度分布和流場分布。
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一、模型說明
本案例基于ANSYS 2019R3 Workbench平臺，通過BladeGen軟件對離心泵葉輪水體進(jìn)行建模，導(dǎo)入TurboGrid自動完成高質(zhì)量六面體網(wǎng)格劃分；蝸殼水體通過ANSYS Meshing自動劃分非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格；
拖拽CFX模塊，連接B2單元和C2單元，導(dǎo)入離心泵葉輪網(wǎng)格模型；連接D3單元和C2單元，右鍵更新D3單元，完成蝸殼和葉輪網(wǎng)格模型裝配；
雙擊C2單元啟動CFX-Pre，右鍵單擊葉輪模型通過“Transform Mesh”生成完整葉輪模型；
二、分析設(shè)置
定義計算域
右鍵單擊蝸殼模型插入靜止流體域命名“Volute”，鼠標(biāo)點(diǎn)擊“Location”黃色區(qū)域，在圖形區(qū)域左鍵選擇蝸殼水體，并完成計算域設(shè)置；
選擇“Default Domain”右鍵重命名為“Impeller”，雙擊進(jìn)行轉(zhuǎn)動域設(shè)置界面，定義材料-Water，相對壓力-0atm，轉(zhuǎn)速-1450RPM，以及轉(zhuǎn)軸-Z軸；關(guān)閉傳熱模型，設(shè)置湍流模型為SST（Shear Stress Transport）；
定義邊界條件
選擇“Impeller domain”右鍵插入入口邊界命名“Impeller Inlet”位置選擇“Entire INBlock INFLOW”；
設(shè)置入口相對壓力1bar；
選擇“Volute domain”右鍵插入出口邊界，設(shè)置出口邊界質(zhì)量流率77.5kg/s；
選擇“Impeller domain”右鍵插入“旋轉(zhuǎn)-Rotaing”、“無滑移-No Slip wall”的hub wall、shroud wall 以及blade wall邊界；
選擇Interfaces右鍵插入Interface 邊界命名“domain Interface
展開 方法:設(shè)計了一種內(nèi)嵌行星輪系和安裝捏合塊的新型雙螺桿擠出機(jī)，并用SolidWorks建立三維模型，以有限體積法為基礎(chǔ)，用ANSYS/CFS有限元分析軟件對其流道進(jìn)行分析。獲得其宏觀壓力圖、速度矢量圖、速度流線圖并與傳統(tǒng)雙螺桿擠出機(jī)三維流場進(jìn)行對比。結(jié)果:在行星輪系和捏合塊的漸加速作用下，漸加速雙螺桿擠出機(jī)的混合性能和工作效率要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)雙螺桿，經(jīng)計算漸加速型雙螺桿比普通雙螺桿提高20%～25%。結(jié)論:漸加速雙螺桿在不斷加速的過程中使得物料在機(jī)筒內(nèi)停留的時間變短，從而提高產(chǎn)量且減少耗能，捏合塊的加入更使得物料可以得到更好的剪切。
關(guān)鍵詞：雙螺桿;ANSYS/CFS;漸加速;流場分析;
雙螺桿擠出機(jī)具有可靠性高、自潤能力強(qiáng)、殘留物料少等優(yōu)點(diǎn)，在食品加工、聚合物、化工、造紙等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用[1,2,3]。但隨著食品材料的發(fā)展，對雙螺桿擠出機(jī)提出了更為嚴(yán)格的要求[4,5]。傳統(tǒng)的雙螺桿擠出機(jī)分布和混合效率相對較低，耗能較大，對某些材料進(jìn)行加工時，擠出效率低，產(chǎn)品質(zhì)量差[6,7,8,9]。為了解決這些問題，許多學(xué)者對雙螺桿擠出機(jī)做出了諸多改善和優(yōu)化，但都只對某一方面進(jìn)行了探究。
展開 ANSYS19.0 CFX蝶閥內(nèi)流場分析，介紹了蝶閥內(nèi)流場仿真步驟，包括材料屬性設(shè)置、邊界條件設(shè)置、計算設(shè)置和后處理的設(shè)置。
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CFX計算溫升
使用ANSYS CFX進(jìn)行溫升分析，CFX是另一個強(qiáng)大的流體動力學(xué)仿真軟件，特別適用于處理復(fù)雜流動和傳熱問題。CFX采用有限體積法，可以精確地模擬變壓器內(nèi)部的流體流動和熱量傳遞。
Krepper＆Rzehak（2011）通過Ansys CFX進(jìn)行模擬分析。
Krepper＆Rzehak（2011）通過Ansys CFX進(jìn)行模擬分析。
摘 要：目的:提高雙螺桿擠出機(jī)的混合效率和工作性能。方法:設(shè)計了一種內(nèi)嵌行星輪系和安裝捏合塊的新型雙螺桿擠出機(jī)，并用SolidWorks建立三維模型，以有限體積法為基礎(chǔ)，用ANSYS/CFS有限元分析軟件對其流道進(jìn)行分析。獲得其宏觀壓力圖、速度矢量圖、速度流線圖并與傳統(tǒng)雙螺桿擠出機(jī)三維流場進(jìn)行對比。結(jié)果:在行星輪系和捏合塊的漸加速作用下，漸加速雙螺桿擠出機(jī)的混合性能和工作效率要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)雙螺桿
同時，由于集成了多個產(chǎn)品，流固耦合的分析使用方法也變得多種多樣，比如可以通過Mechanical APDL Product Launcher設(shè)置基于MFX的雙向耦合分析，可以通過Mechanical APDL本身設(shè)置與CFX或FLUENT的單向耦合分析，可以通過ANSYS Workbench設(shè)置與CFX和FLUENT的單向耦合分析，通過ANSYS Workbench平臺設(shè)置ANSYS和CFX的雙向耦合分析
一、模型說明
本案例基于ANSYS 2019R3 Workbench平臺，通過BladeGen軟件對離心泵葉輪水體進(jìn)行建模，導(dǎo)入TurboGrid自動完成高質(zhì)量六面體網(wǎng)格劃分；蝸殼水體通過ANSYS Meshing自動劃分非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格；
拖拽CFX模塊，連接B2單元和C2單元，導(dǎo)入離心泵葉輪網(wǎng)格模型；連接D3單元和C2單元，右鍵更新D3單元，完成蝸殼和葉輪網(wǎng)格模型裝配
ANSYSCFX流體分析軟件模擬計算結(jié)果表明：裂解爐低氮燃燒器改造后，裂解爐爐膛內(nèi)火焰形狀和溫度場未發(fā)生本質(zhì)性改變，故改造具有可行性。
安世亞太公司采用ANSYS／CFX分析了高速列車通過車站時外部流場的情況。
單列列車以每秒50米的速度通過車站時，列車前端、尾端和四周的氣流矢量圖
2、CAE技術(shù)在鐵路線路土木工程建設(shè)中的典型應(yīng)用
1）鐵路軌道、道床、邊坡的結(jié)構(gòu)分析
鐵路是建立在鐵路線路上的運(yùn)輸系統(tǒng)，鐵路線路由軌道和路基組成。
ANSYS19.0 CFX蝶閥內(nèi)流場分析，介紹了蝶閥內(nèi)流場仿真步驟，包括材料屬性設(shè)置、邊界條件設(shè)置、計算設(shè)置和后處理的設(shè)置。
他們通過ANSYS-CFX模擬，分析水泵內(nèi)的分離區(qū)和回流區(qū)產(chǎn)生的原因并加以改進(jìn)，提高了水泵的效率。
