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使用SmartDO/ANSYS進行波浪發電機之結構優化
使用SmartDO/ANSYS進行波浪發電機(Waver Energy Converter)之結構優化設計3 W# ?6 r* p$ g; o4 |& ]
本期之電子報, 介紹結合SmartDO與ANSYS進行波浪發電機(Wave Energy Converter)之結構優化設計. 在本例中, 原始設計之最大應力遠大于容許應力, 重量約為三噸. 經SmartDO優化設計后, 其應力降至容許應力以下, 其波浪能量轉換能力不受影響, 而其重量減少約 19%.
SmartDO_eNews_20120620.pdf
展開 用戶作品賞析 | 基于Ansys的發電機系統仿真技術
應用于航空航天領域的發電機在工作時會受到多種復雜惡劣的環境的影響,同時發電機輸出性能與電源變換器之間的控制策略密切相關,利用Ansys Twin Builder 平臺搭建發電機控制系統仿真模型,并對發電系統設計方案在各類復雜工況下進行預先評估,可以有效提高發電機系統研制成功率和可靠性。
關于作者
楊都 | 貴州航天林泉電機 研發工程師
畢業于沈陽工業大學電機與電器專業。主要研究方向為航空航天領域的特種電機電磁優化設計、控制一體化場路協同仿真、結構場耦合仿真等,精通Ansys Maxwell、Twin Builder、Workbench、MortorCAD、MATLAB/simulink等軟件,擁有多個航空航天領域的永磁同步起發電機、無刷直流起動電機、直流有刷起發電機、開關磁阻起發電機、三級式起發電機項目研制經驗。
作品一覽
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基于ansys有限元原理分析發電機組機架動力特性,包括模態分析和響應分析,具體的分析方法和過程,可以給予報酬,有的話給我留言,我會把詳細參數發給你。
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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 誠邀 | 在線論壇:工程仿真解決方案在風電行業中的應用
數字資源中心會員全網免費開放
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CAD/CAE在大型汽輪 發電機設計研發中的應用
3.2 發電機封閉母線軟連接線結構損耗及溫升的有限元分析
近年來,隨著發電機單機容量的不斷增加,定子線負荷大幅度提高。定子電流越大,發電機一些結構件的溫升就越高。圖6所示的發電機與封閉母線間連接結構中,導電結構將會影響電流分布及渦流損耗,還會影響導體的溫升。因此設計軟連接線結構時,必須考慮到損耗與溫升所帶來的問題。
圖6 發電機與封閉母線連接線結構
發電機的出線結構中,每相圓周上分布有8個如圖6所示的導電結構。每個導電結構由一個過渡銅排(整塊導體)和4個軟連接線構成。設計的軟連接尺寸為58×40mm,軟連接線由很多股線組成,實際的導電面積為480mm2。
過渡銅排模型是由Pro/E建立后導入到ANSYS,包括空氣區域的1/8圓柱型,通過對稱性以及設置磁場邊界條件,有限元分析中考慮到了臨近導電排的相互影響。
圖7 導體部分剖分圖
圖8 電流分布圖
模型I:實際軟連接線之間有間隔,為研究方便,取尺寸56×40mm。
模型II:軟連接線寬度從56mm改為48mm(與軟連接線兩端導體寬度相同)。相比于模型I,這種情況下散熱面積減小,屬于保守情況。
模型III:軟連接線尺寸設定為56×8.57 mm,每個軟連接線看作整塊導體,其導電面積為480mm2,此情況屬于最保守情況。
圖7為模型I的導體部分的剖分圖,圖8是模型I電流密度計算結果圖。
從結果可以看出,受到集膚效應和臨近效應的影響,電流主要分布在結構件兩側,其中過渡銅排拐點處的電流密度最大。把電磁場分析中的損耗密度作為熱源,利用ANSYS軟件進行了熱分析,模型周圍是空氣,環境溫度為40℃、屬于空氣自然對流情況。
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