迷宮密封流體模擬的案例
迷宮密封設(shè)計與性能計算
目前DyRoBeS軸承-轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析與設(shè)計軟件共含有8大模塊，分別是Rotor（轉(zhuǎn)子動力學(xué)模塊）、BePerf（徑向滑動軸承性能模塊）、ThrustBrg（止推滑動軸承性能模塊）、GearLoad（齒輪嚙合載荷模塊）、RotorBal（轉(zhuǎn)子動平衡模塊）、SpiralGF（先進(jìn)螺旋密封模塊）、LabySeal（迷宮密封模塊）、Carbon Ring Seal（石墨環(huán)密封模塊），如下表1及圖1所示。
表1 DyRoBeS軟件八大模塊匯總
圖1 DyRoBeS軟件模塊圖，紅色框為本次推文重點介紹的LabySeal模塊
小編將向大家展示這些模塊的強大功能！
LabySeal主要用于密封齒在轉(zhuǎn)子、定子或交叉情況下的建模和計算，得到在給定介質(zhì)下，不同溫度、不同壓力以及不同進(jìn)口渦流比下的密封剛度、阻尼和泄漏量等結(jié)果。
圖2 LabySeal模塊輸入?yún)?shù)
圖3 LabySeal輸入迷宮密封參數(shù)
圖4 LabySeal不同形式迷宮密封
以軟件自帶的Laby_Seal_Example_1為例：
圖5 迷宮密封結(jié)構(gòu)參數(shù)
圖6 輸入?yún)?shù)
可以得到如下結(jié)果輸出：
圖7 迷宮密封剛度阻尼及泄漏量計算結(jié)果
來源：DyRoBeS
展開 流體力學(xué)解迷宮
最近腦子有點不好使，可能需要練一練……解解迷宮吧
怕腦子吃不消，從簡單的開始，不錯，輕松拿下。
加大難度，腦細(xì)胞已燒干，看來腦子確實不夠用了。
這時，想到之前看過的一個視頻，用灌水的方式解迷宮，水從入口到出口可順利流出的路，就是迷宮的出路。看結(jié)果好像確實可以。
趕緊試一下。買了些泡棉雙面膠和一塊亞克力板。水流動的阻力太大了！根本留不下去！
換一種流體呢？比如煙。在這里！果然找到了出路，太不容易了，但如果每解一個迷宮，都做這么大一個工程，會累吐血。既然實驗繁瑣，仿真呀，實驗的平替，怎么能忘了自己的老本行！實驗不行，根本找不到出路！
咦，可以仿真呀，可以理想解決實驗中這些不完美的問題，怎么能忘了自己的老本行！
先用CAD軟件的圖像識別功能，生成迷宮的三維模型。然后離散化生成網(wǎng)格，導(dǎo)入AICFD軟件，設(shè)置讓空氣以一定速度流進(jìn)去，開啟非穩(wěn)態(tài)求解計算。
看空氣能不能自己找到出口，帶我們解開迷宮。下面就是見證奇跡的時刻。太神奇了！
有點被震撼到了！那如果更復(fù)雜的迷宮，它能不能解呢？
同樣的建模仿真流程，5分鐘輕松拿下！更復(fù)雜的，10分鐘輕松拿下！
我自己都忍不住給它點贊，太牛了！
后來進(jìn)一步搜索，計算機行業(yè)也有一些解迷宮的程序、算法，比如深度優(yōu)先算法，廣度優(yōu)先算法，或者開始的那個視頻其實是洪水填充算法，同性交友網(wǎng)站GitHub上有類似代碼，計算機行業(yè)的有興趣可以試試。
再看流體力學(xué)解迷宮，雖然也是算法，解N-S方程的有限體積法，是遵循物理規(guī)律的，即流體總會往阻力最小的方向流動。至于計算機編程和流體仿真哪個方法解迷宮更合適，咱們不同學(xué)科，將來有機會可以切磋一下？
最后簡單拓展一下。剛才我們說的迷宮，都只有一條出路，對于有兩條甚至多條出路的呢？比如這一個。
展開 基于流體壓力的橡膠圈密封有限元仿真分析方法--ANSYS Workbench有限元分析方法--橡膠密封方法
在工業(yè)生產(chǎn)中，密封件的作用舉足輕重，尤其是在需要承受流體壓力的場合。今天，我們就來一起探討一下如何利用ANSYS Workbench這一強大的有限元分析軟件，對典型的橡膠圈密封進(jìn)行精確計算和分析。
一、模型介紹
我們構(gòu)建的模型是一個圓柱形的軸對稱結(jié)構(gòu)，通過取其截面進(jìn)行模擬分析。這個模型由三部分組成：左側(cè)是固體部分，中間是橡膠圈，右側(cè)是剛性體。這種設(shè)計在很多工業(yè)設(shè)備中都能看到，其密封性能直接關(guān)系到設(shè)備的正常運行。
二、壓縮與加載
在模擬的初始階段，右側(cè)的剛性體會上移到指定位置，對橡膠圈進(jìn)行壓縮。這一步是為了模擬實際安裝過程中橡膠圈的變形情況，確保其能夠適應(yīng)密封槽的形狀。
結(jié)果如圖所示
接下來，我們在橡膠圈的凹槽部分加載流體壓力。這些壓力會擠壓橡膠與固體、剛性體之間的接觸面，試圖在縫隙位置撐開接觸面。此時，我們關(guān)注的是接觸面的壓力分布情況，以此來判斷橡膠圈是否能夠提供完好的密封。
流體壓力加載采用命令的方式如下所示
三、材料設(shè)置與接觸條件
橡膠材料的選擇至關(guān)重要，它直接影響到密封件的密封性能和耐用性。在模擬中，我們根據(jù)實際情況選擇了合適的橡膠材料，并設(shè)定了相應(yīng)的物理參數(shù)。
與此同時，橡膠與固體、剛性體之間的接觸也被設(shè)定為摩擦接觸，摩擦系數(shù)設(shè)為0.1。為了更準(zhǔn)確地模擬實際情況，我們還設(shè)置了每步更新剛度的選項，以確保模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
四、提高收斂性
在進(jìn)行有限元分析時，有時會遇到不收斂的問題。這可能是由于模型設(shè)置、網(wǎng)格劃分或求解器參數(shù)等原因?qū)е碌摹?/span>
展開 設(shè)計仿真 | Marc流體壓力密封滲透功能
本文介紹了一種新的流體壓力滲透分析方法。該功能捕捉了流體被壓入橡膠密封圈和殼體間滲透效果，從而無需直接對流體進(jìn)行建模。
該Marc仿真功能基于接觸壓力，并考慮了接觸面滲入流體的影響。流體壓力可以逐漸滲透到接觸表面下方，以模擬流體在壓力增加時的效果。
以下示例用于說明該過程。
如圖2所示的D形密封圈首先在安裝階段被壓縮，然后施加流體壓力。壓力載荷施加在密封圈的整個邊界上，該邊界表示最終可以施加壓力的區(qū)域。在此過程中，壓力在滲透之前不會激活。這意味著它暴露在流體中。定義了一個初始滲透點，以指定流體壓力最初活躍的位置。從起點開始，通過沿邊界注壓直到接觸區(qū)域或負(fù)載末端來找到濕區(qū)。當(dāng)負(fù)載在負(fù)載箱中激活時，就會發(fā)生這種壓力顯示。然后，隨著負(fù)載的增加，當(dāng)接觸應(yīng)力低于用戶定義的閾值時，滲透區(qū)將在接觸區(qū)下方生長。
這里有兩個效果。首先，隨著壓力載荷的增加，密封圈會膨脹并增加接觸壓力。其次，壓力載荷在接觸下滲入，降低了接觸壓力。如果第二種效應(yīng)更大，密封圈就會泄漏。此過程可以用Marc2024.2版本進(jìn)行實現(xiàn)。
壓力滲透的仿真探測過程：
a) 施加預(yù)載荷，壓縮橡膠密封圈；
b) 在初始浸濕表面上施加載荷，暴露于油壓時壓力激活；
c) 在部分滲透區(qū)域壓力下降；
d) 增加壓力；
e) 如果接觸壓力小于閾值；
f) 擴大滲透面 繼續(xù)迭代，直到滲透表面壓力達(dá)到最大面積，無法再繼續(xù)滲透。
圖3比較了兩種情況，其中唯一區(qū)別密封圈和端蓋接觸面寬度差異性，及密封壓縮量差異。接觸面寬度越大，密封圈端面和端蓋之間的間隙越小，密封效果越好。在第一幅圖中，密封圈中的壓力足夠高，可以防止泄漏，但在第二幅圖中間隙太大。
展開 
設(shè)計仿真 | Marc流體壓力密封滲透功能
本文介紹了一種新的流體壓力滲透分析方法。該功能捕捉了流體被壓入橡膠密封圈和殼體間滲透效果，從而無需直接對流體進(jìn)行建模。
該Marc仿真功能基于接觸壓力，并考慮了接觸面滲入流體的影響。流體壓力可以逐漸滲透到接觸表面下方，以模擬流體在壓力增加時的效果。
以下示例用于說明該過程。如圖2所示的D形密封圈首先在安裝階段被壓縮，然后施加流體壓力。壓力載荷施加在密封圈的整個邊界上，該邊界表示最終可以施加壓力的區(qū)域。在此過程中，壓力在滲透之前不會激活。這意味著它暴露在流體中。定義了一個初始滲透點，以指定流體壓力最初活躍的位置。從起點開始，通過沿邊界注壓直到接觸區(qū)域或負(fù)載末端來找到濕區(qū)。當(dāng)負(fù)載在負(fù)載箱中激活時，就會發(fā)生這種壓力顯示。然后，隨著負(fù)載的增加，當(dāng)接觸應(yīng)力低于用戶定義的閾值時，滲透區(qū)將在接觸區(qū)下方生長。這里有兩個效果。首先，隨著壓力載荷的增加，密封圈會膨脹并增加接觸壓力。其次，壓力載荷在接觸下滲入，降低了接觸壓力。如果第二種效應(yīng)更大，密封圈就會泄漏。此過程可以用Marc2024.2版本進(jìn)行實現(xiàn)。
壓力滲透的仿真探測過程：
a) 施加預(yù)載荷，壓縮橡膠密封圈；
b) 在初始浸濕表面上施加載荷，暴露于油壓時壓力激活；
c) 在部分滲透區(qū)域壓力下降；
d) 增加壓力；
e) 如果接觸壓力小于閾值；
f) 擴大滲透面 繼續(xù)迭代，直到滲透表面壓力達(dá)到最大面積，無法再繼續(xù)滲透。
圖3比較了兩種情況，其中唯一區(qū)別密封圈和端蓋接觸面寬度差異性，及密封壓縮量差異。接觸面寬度越大，密封圈端面和端蓋之間的間隙越小，密封效果越好。在第一幅圖中，密封圈中的壓力足夠高，可以防止泄漏，但在第二幅圖中間隙太大。在流體壓力增加過程中，接觸壓力降至閾值以下，密封圈開始泄漏（流體壓力在密封圈的兩側(cè)）。
展開 通過流體分析驗證低摩擦力矩密封圈
圖4 油壓與摩擦力矩的關(guān)系
圖5 滑動表面的油膜壓力分布
3、通過優(yōu)化V形潤滑槽降低摩擦力矩的驗證
3.1 流體分析條件
摩擦力矩測量結(jié)果和滑動表面的油膜壓力分布顯示，出現(xiàn)在V形潤滑槽端部的力與由于油膜壓力(油膜反作用力)導(dǎo)致摩擦力矩降低的力方向相反。油膜反作用力越大，摩擦力矩越低。因此，可認(rèn)為V形潤滑槽數(shù)量越多，寬度越寬，油膜反作用力越大。流體分析證實了這點。
分析用密封圈V形潤滑槽的長度、寬度、深度、角度以及間距的定義如圖6所示。密封圈尺寸為:外徑44 mm，厚度2 mm，寬度2.3 mm。基于流體分析對密封圈的1個V形潤滑槽的流體區(qū)域建模，并對由于流體動力效應(yīng)產(chǎn)生的油膜壓力進(jìn)行積分得到1個潤滑槽的油膜反作用力。將該力與槽數(shù)的乘積定義為1個密封圈的油膜反作用力，并進(jìn)行了不同條件的比較。需注意的是，與V形潤滑槽的油膜壓力相比，密封圈側(cè)面與軸槽側(cè)壁接觸區(qū)的油膜壓力非常小，可忽略不計。在分析中為便于計算，滑動表面的油膜厚度假定為恒定值5 μm。工作條件設(shè)定為：ATF壓力0.6 MPa，溫度20 ℃，轉(zhuǎn)速1 000r/min。
圖6 密封圈的分析(24個槽)
3.2 流體分析結(jié)果
3.2.1 V形潤滑槽的數(shù)量
通過對一側(cè)有12和24個V形潤滑槽的密封圈進(jìn)行流體分析，得到1個密封圈的油膜反作用力。V形潤滑槽的間距相同，12和24個槽的長度變化。
展開 基于流體壓力的O型圈密封仿真 ￥5
探索超彈性材料的特性
? 增強對大非線性變形的理解
? 了解軸對稱建模的工作原理
? 了解流體滲透壓力的應(yīng)用
關(guān)于橡膠密封有限元的隨想（結(jié)構(gòu)，無流體）
橡膠密封的難點：
1、材料；2、接觸；3、大變形；4、網(wǎng)格的質(zhì)量
如何解決：
1：材料
對于材料，我發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上關(guān)于橡膠有限元仿真參數(shù)的論文，絕大部分都是以mooney-rivlin等擬合參數(shù)代入的，如果是恒溫或者只要求結(jié)構(gòu)計算的話，沒有問題，但如果涉及到溫度變化，精度就會和實際相差較多。
如果有實驗數(shù)據(jù)的橡膠參數(shù)就盡量用實驗數(shù)據(jù)吧，如果沒有，就只能這樣將就著。
2：接觸
我推薦abaqus和hypermesh兩個軟件，ansys也不是不行，但ansys的收斂性穩(wěn)定性設(shè)置和操作對初學(xué)者很不友好。abaqus的收斂操作比較容易上手，找到的例子也比較多，可以進(jìn)行參考。hypermesh是對前處理的操作，網(wǎng)格質(zhì)量如果做好，那么再導(dǎo)入到abaqus進(jìn)行后處理計算將會省去很多因網(wǎng)格而導(dǎo)致的收斂問題（全部高質(zhì)量的六面體最好）。
3，4有時間再寫
其他資料，有時間再分享
展開 快樂學(xué)習(xí)，用流體知識解決實際問題（3）---密封同心圓柱傳熱
通過這個模擬，還可以發(fā)現(xiàn)，其實書中理論并不詳盡，通過模擬還有新的發(fā)現(xiàn)。
Fluent模擬聚氨酯材料對密封煤層的熱傳導(dǎo)性能 ￥20
1、 建立模型
建立4m*3m*0.1m的聚氨酯傳熱模型如下：
三維模型
其中：
1、模型整體寬4m，高3m，厚0.47m，其中聚氨酯厚0.1m，煤/封閉墻厚度為4m；
2、聚氨酯內(nèi)部溫度測點位于聚氨酯形心，外表面溫度測點位于外側(cè)面中心；
3、煤/封閉墻的溫度測點位于聚氨酯接觸面中心向己側(cè)0.05m；
4、煤與聚氨酯接觸處增加溫度測點。
2、 網(wǎng)格劃分
在保證一定的計算精度和適當(dāng)?shù)挠嬎銜r間的前提下，對于單純的熔化/凝固傳熱模型，通過mesh對模型進(jìn)行面網(wǎng)格劃分，面網(wǎng)格選用四邊形網(wǎng)格，最小網(wǎng)格尺度大小設(shè)置為 5mm，為保證聚氨酯與煤/封閉墻的接觸面處傳熱計算更準(zhǔn)確，需對接觸面處網(wǎng)格進(jìn)行加密處理，設(shè)置網(wǎng)格節(jié)點間距增長率為1.05，如下圖所示，由于模型結(jié)構(gòu)規(guī)整，為保證體網(wǎng)格質(zhì)量，體網(wǎng)格選用六面體結(jié)構(gòu)型網(wǎng)格，模型劃分完產(chǎn)生面網(wǎng)格132100，體網(wǎng)格3450000。
網(wǎng)格及內(nèi)部部分切面網(wǎng)格（六面體結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格）
對網(wǎng)格進(jìn)行質(zhì)量檢查如下：
網(wǎng)格質(zhì)量檢查
經(jīng)過檢查，網(wǎng)格的縱橫比、翹曲度和最大最小角度都符合要求，網(wǎng)格質(zhì)量極好。
三、邊界設(shè)置
1、 煤/封閉墻外表面（裸露在空氣中）和底面設(shè)置為對流傳熱邊界，向外界環(huán)境散熱（convention wall），封閉墻外表面與空氣接觸，對流傳熱系數(shù)20，底面與大地接觸，對流傳熱系數(shù)100；
2、 聚氨酯外表面溫度較高且與空氣直接接觸，對流傳熱系數(shù)100，底面與大地接觸，對流傳熱系數(shù)100；
3、 聚氨酯與煤/封閉墻的接觸面設(shè)置為傳熱耦合面；
4、 環(huán)境溫度設(shè)定為20℃。
5、 聚氨酯反應(yīng)生熱以內(nèi)熱源形式定義函數(shù)UDF如下：
展開 一端密封含孔管子的壓力分布模擬計算
大家好，想請問下有一根一端密封一段進(jìn)口的管子，管子上均勻分布有小孔，液體從小孔流出，從管子的進(jìn)口處持續(xù)的注入壓力為P的水，我想用fluent模擬計算下離進(jìn)液口不同距離的各個孔洞的處的壓力分布。請教大佬能指導(dǎo)下該怎么計算嗎？謝謝
利用超彈性實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行平面密封模擬（Mooney-Rivlin 超彈性模型） ￥3
汽車工業(yè)車門上的密封件。密封件是一條長條橡膠，將被建模為平面應(yīng)變問題。進(jìn)行了一系列材料測試，包括單軸拉伸試驗、雙軸拉伸試驗和剪切試驗。
經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)擬合試驗表明，對于該材料試驗數(shù)據(jù)，雙參數(shù)“Mooney-Rivlin超彈性模型”擬合數(shù)據(jù)的效果優(yōu)于其他模型，決定采用雙參數(shù)Mooney-Rivlin模型。
本教程中使用的單位制是“美國習(xí)慣用單位 (in-lbm-lbf-s)”。
步驟 1：概述
汽車工業(yè)車門上的密封件。密封件是一條長條橡膠，將被建模為平面應(yīng)變問題。進(jìn)行了一系列材料測試，包括單軸拉伸試驗、雙軸拉伸試驗和剪切試驗。
經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)擬合試驗表明，對于該材料試驗數(shù)據(jù)，雙參數(shù)“Mooney-Rivlin超彈性模型”擬合數(shù)據(jù)的效果優(yōu)于其他模型，決定采用雙參數(shù)Mooney-Rivlin模型。
第 2 步：設(shè)置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析：
步驟3：工程數(shù)據(jù)（材料模型）
本教程最重要的部分是創(chuàng)建和定義材料數(shù)據(jù)。
展開 離心壓縮機梳齒密封氣流激振的數(shù)值模擬
摘要: 把研究物體在流場中振動時的受力和運動特性的非線性振子模型, 推廣到轉(zhuǎn)子密封系統(tǒng)非線性動力學(xué)
問題的研究中, 突出了小間隙中非定常流對轉(zhuǎn)子運動的影響。對某離心壓縮機轉(zhuǎn)子密封系統(tǒng)氣流激振的數(shù)值
模擬及其與實際運行數(shù)據(jù)的對比, 證實了本文方法的有效性, 為在工程設(shè)計和操作中預(yù)防和避免氣流激振的
發(fā)生, 并為分析氣流激振事故的機理提供了一些理論依據(jù)。
關(guān) 鍵 詞: 轉(zhuǎn)子; 非線性振動; 離心壓縮機
離心壓縮機梳齒密封氣流激振的數(shù)值模擬.PDF
基于SOLIDWORKS Simulation的O型橡膠密封圈有限元模擬
圖17
圖18
圖19
四、結(jié)語
（1）模型的簡化要準(zhǔn)確表達(dá)所關(guān)注問題，不要想著一個分析算例解決所有關(guān)注的問題，根據(jù)關(guān)注問題可以分步計算模擬，當(dāng)有限元計算的結(jié)果不能直接用來判斷所關(guān)注問題，是否可以找到分析得到的參數(shù)間接判斷問題；（2）材料模型的選擇要符合實際工況下材料的響應(yīng)變化；（3）針對O型橡膠密封圈的密封性能判斷可以根據(jù)密封圈壓縮狀態(tài)的接觸壓力值做判斷，接觸壓力大于密封區(qū)的壓力時可以起到密封要求。（4）提取非線性分析算例中的反作用力可以得到完全壓縮密封圈所需要的外力值。
轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡(luò)
展開 求助，求購，汽車密封條壓縮回彈和插拔CAE模擬分析教程?
求助，求購，汽車密封條壓縮回彈和插拔CAE模擬分析教程，誰有相關(guān)案例和教程發(fā)來學(xué)習(xí)一下。輸出結(jié)果如下圖
