ansys飛行器仿真的案例
飛行器系統(tǒng)仿真與驗證
1.概述
飛行器由動力系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、機體、舵機伺服系統(tǒng)和推進系統(tǒng)等組成，不僅在整機級，即使在子系統(tǒng)級都涉及到多學(xué)科的交叉耦合，涉及到多個領(lǐng)域，在飛行器的研制過程中，不僅要分析不同子系統(tǒng)的設(shè)計性能，而且需要分析各子系統(tǒng)在整機級別的性能。
使用不同的專業(yè)領(lǐng)域模型，可以在同一個Simcenter Amesim軟件平臺下運行計算，其耦合特性較好，界面易讀，結(jié)果形象直觀，便于分析。面對航空航天多領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)，目前市面上能做到多系統(tǒng)耦合的軟件并不多，Simcenter Amesim是比較經(jīng)典的多領(lǐng)域系統(tǒng)開發(fā)仿真分析平臺，針對汽車行業(yè)、航天航空、工程機械、兵器行業(yè)等都有著較為廣發(fā)的應(yīng)用，其大量的數(shù)據(jù)庫模型都是通過試驗驗證的，并得到客戶的一致好評。
2.Simcenter Amesim系統(tǒng)仿真與驗證方案
2.1 總體設(shè)計與仿真
從設(shè)計仿真角度上來說，飛行器總體設(shè)計分為兩個大的過程：
設(shè)計過程：以飛行剖面為核心的總體設(shè)計過程，主要關(guān)注總體概念參數(shù)（直徑、長度、幾級等）、氣動布局的定義、飛行器在不同階段的姿態(tài)定義（姿態(tài)角、攻角）、軌跡計算等過程
驗證過程：軌跡、氣動、控制、動力學(xué)、發(fā)動機等專業(yè)或分系統(tǒng)集成在一起，對設(shè)計過程產(chǎn)生的總體設(shè)計方案、設(shè)計參數(shù)進行驗證。
下面進行說明：
總體設(shè)計過程主要針對幾何、氣動、推進、飛行剖面、熱、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性與控制和費用指標等來展開設(shè)計過程，主要依靠工程計算程序來實現(xiàn)，有一定的流程及程序間先用的調(diào)用順序可以遵循，通過總體設(shè)計流程建設(shè)，定義、規(guī)劃流程動作，定義流程動作的輸入、輸出，定義、規(guī)劃數(shù)據(jù)模型，定義流程中的數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)分析流程的標準化、規(guī)范化和自動化，提高數(shù)據(jù)流的管理效率。
展開 基于實際工程的飛行器氣動設(shè)計與仿真
它不行，還是我不行
在飛行器氣動力/熱的仿真中，為什么有的工程師仿真結(jié)果與風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)吻合較好，有的工程師差異較大？無非，就是它不行，還是自己不行的問題。
它不行，講的是，自己選擇的網(wǎng)格生成工具及求解器，本身就不適合自己需要仿真模擬的工況。
我不行，指的是，工具行，自己沒掌握。舉幾個例子，生成的網(wǎng)格，邊界層不合理（不同求解器及湍流模型，對Y+要求也不同）；計算激波/邊界層干擾的脈動，用DES......
圖34 采用DES模型的內(nèi)埋彈艙渦系結(jié)構(gòu)
圖35 采用LES模型的S彎進氣道擬序結(jié)構(gòu)圖
CFD仿真的驗證，選用資料要慎重，最好有自己的實驗驗證。
6. CFD的展望
才疏學(xué)淺，此部分實在不敢多言。
NASA提出的未來研究的6個戰(zhàn)略方面中的“關(guān)鍵技術(shù)”的主要內(nèi)容之一即流體力學(xué)（空氣動力學(xué)）。要求的目標是發(fā)展新的概念，提出新的理論、實驗及計算工具等，最終要保證飛行器的有效設(shè)計和運行。CFD則被美國國防部列為21項關(guān)鍵技術(shù)之一。這些均說明，空氣動力學(xué)的地位在21世紀，不但沒被削弱，反而進一步增強，沒有空氣動力學(xué)的新技術(shù)、新成果，就無法實現(xiàn)先進飛行器的高性能。
隨著CFD方法的不斷突破，及計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展，多學(xué)科分析及優(yōu)化設(shè)計手段的持續(xù)融入，機器學(xué)習(xí)的方興未艾，飛行器的設(shè)計必將迎來更大的革命。
圖36 280億網(wǎng)格的客機著陸構(gòu)型
7. 幾點體會
上面的文字，大部分是我自己的工作體會，也有部分內(nèi)容是從書上及網(wǎng)絡(luò)上“搬”過來的。大家可能會感到缺了點什么或者認為我是否有所保留。
展開 Ansys學(xué)習(xí)之飛行器氣動加熱（1）
高速飛行器鼻錐
/天線罩面臨著強烈的氣動生熱環(huán)境，需要一種抗氧化
/燒蝕的耐高溫材料制備部件。碳化硅、硼化鋯以及硅硼碳氮（非透波體系）和氮化硅、氮化硼（透波體系）等先進陶瓷材料可作為其備選材料。除了需要考慮外邊緣選材外，對部件的熱控制也是需要考慮的重要因素，因此需要對部件的熱
-力狀態(tài)進行分析。計算流體力學(xué)
(CFD)是用于計算飛行器氣動加熱的重要工具，本文將初步介紹飛行器氣動加熱計算過程，后續(xù)可能將學(xué)習(xí)
/介紹流體
-固體耦合作用，為可能的工程設(shè)計提供參考。
本文首先簡
單介紹他國學(xué)者發(fā)表在《美陶》上的一篇文章，該文章是通過
CFD
計算了超高溫陶瓷
ZrB2-SiC
熱防護系統(tǒng)的熱
-
力設(shè)計。本文作為初步的學(xué)習(xí)嘗試，并不會直接完全復(fù)現(xiàn)其結(jié)果，主要是介紹思路。
本文所采用的計算軟件為
Ansys workbench，在
workbench中已經(jīng)集成了流體力學(xué)軟件
Fluent。接下來讓我們一起來學(xué)習(xí)一下基本操作。以下是我建立的一個三維模型，但是由于個人筆記本電腦算力不足，作為學(xué)習(xí)，我采用簡化的二維模型進行了計算，計算結(jié)果如下圖所示。
（1）首先是建立模型，拖拽geometry模塊進入操作界面即可建模，模型建立可以通過軟件自帶的Design model模塊，或者其他建模軟件，如solidworks等。主要原則是建立一個為大流場所包圍的固體模型，這里不詳細介紹。一般認為所建立的流場尺寸大于固體模型尺寸的20倍，由于計算量的關(guān)系，本文所采用的模型較小。
（2）在建立模型后，將模型與Fluent模塊連接，即將模型導(dǎo)入fluent計算模塊，接下來點擊mesh，對模型進行網(wǎng)格劃分，需要注意的地方是在流體-固體壁面需要設(shè)置層流邊界層，具體設(shè)置和劃分結(jié)果如下圖所示。
展開 ABAQUS四旋翼無人飛行器仿真分析
旋翼無人飛行器具有垂直起降／著陸、可懸停、機動性好及結(jié)構(gòu)簡單等多種優(yōu)點，無論是在軍事領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域，都有非常廣泛的應(yīng)用價值。
作為垂直／短距起降飛行器，多旋翼無人飛行器不受起降場地的限制，具有很強的適應(yīng)性，一直是各國軍方關(guān)注的焦點。多旋翼無人飛行器與常規(guī)的飛行器相比，具有垂直起降、著陸、懸停、縱飛和側(cè)飛等飛行特性。隨著近年來微電子、微機械、計算機技術(shù)及電池等技術(shù)的飛速發(fā)展，小型四旋翼無人機的體積、重量、靈活性和機動性等多個方面有了長足的進步。根據(jù)動力配置形式的不同，旋翼無人飛行器一般有四旋翼、六旋翼和八旋翼等。根據(jù)飛行器的飛行方式，一般分為自由型及系留型。目前的產(chǎn)品主要集中在自由型多旋翼，其載重量較小，主要面向航模愛好者，應(yīng)用領(lǐng)域為航拍，單塊電池僅能支持飛行器滯空１５ｍｉｎ左右。而系留型多旋翼飛行器具有覆蓋面積大、留空時間長、機動性能強及效能費用比高等顯著的特點，無論是在軍事領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域，都有非常廣泛的應(yīng)用價值。四旋翼無人飛行器在結(jié)構(gòu)上更為簡潔：四只旋翼相互抵消扭矩，不需要專門的反扭矩槳；具有更簡潔的控制方式，僅通過改變四只旋翼的轉(zhuǎn)速即可實現(xiàn)各種姿態(tài)控制。因此，系留型四旋翼無人飛行器備受國內(nèi)外很多專家和學(xué)者的關(guān)注和研究。
本文以系留型四旋翼無人飛行器為研究對象，采用通用大型有限元分析軟件ABAQUS建立了對應(yīng)的力學(xué)仿真模型。應(yīng)用該仿真模型對該旋翼無人飛行器在旋翼升力、風(fēng)載荷及降落沖擊等工況下的結(jié)構(gòu)強度和剛度響應(yīng)進行了仿真分析，得到了對應(yīng)的安全裕度數(shù)據(jù)，為該無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)。
系留型四旋翼飛行器系統(tǒng)是一種有４個螺旋槳且螺旋槳呈十字交叉形式的飛行器，如圖１所示。整個飛行平臺結(jié)構(gòu)包含中心架（設(shè)備艙）、支撐臂、起落架及其他系統(tǒng)的受力結(jié)構(gòu)等。
圖１ 系留型四旋翼無人飛行器結(jié)構(gòu)示意圖
在Ａｂａｑｕｓ軟件中建立的有限元模型如圖２所示。
展開 
四旋翼無人飛行器仿真分析
四旋翼無人飛行器仿真分析
旋翼無人飛行器具有垂直起降／著陸、可懸停、機動性好及結(jié)構(gòu)簡單等多種優(yōu)點，無論是在軍事領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域，都有非常廣泛的應(yīng)用價值。
作為垂直／短距起降飛行器，多旋翼無人飛行器不受起降場地的限制，具有很強的適應(yīng)性，一直是各國軍方關(guān)注的焦點。多旋翼無人飛行器與常規(guī)的飛行器相比，具有垂直起降、著陸、懸停、縱飛和側(cè)飛等飛行特性。隨著近年來微電子、微機械、計算機技術(shù)及電池等技術(shù)的飛速發(fā)展，小型四旋翼無人機的體積、重量、靈活性和機動性等多個方面有了長足的進步。根據(jù)動力配置形式的不同，旋翼無人飛行器一般有四旋翼、六旋翼和八旋翼等。根據(jù)飛行器的飛行方式，一般分為自由型及系留型。目前的產(chǎn)品主要集中在自由型多旋翼，其載重量較小，主要面向航模愛好者，應(yīng)用領(lǐng)域為航拍，單塊電池僅能支持飛行器滯空１５ｍｉｎ左右。而系留型多旋翼飛行器具有覆蓋面積大、留空時間長、機動性能強及效能費用比高等顯著的特點，無論是在軍事領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域，都有非常廣泛的應(yīng)用價值。四旋翼無人飛行器在結(jié)構(gòu)上更為簡潔：四只旋翼相互抵消扭矩，不需要專門的反扭矩槳；具有更簡潔的控制方式，僅通過改變四只旋翼的轉(zhuǎn)速即可實現(xiàn)各種姿態(tài)控制。因此，系留型四旋翼無人飛行器備受國內(nèi)外很多專家和學(xué)者的關(guān)注和研究。
本文以系留型四旋翼無人飛行器為研究對象，采用通用大型有限元分析軟件Ａｂａｑｕｓ建立了對應(yīng)的力學(xué)仿真模型。應(yīng)用該仿真模型對該旋翼無人飛行器在旋翼升力、風(fēng)載荷及降落沖擊等工況下的結(jié)構(gòu)強度和剛度響應(yīng)進行了仿真分析，得到了對應(yīng)的安全裕度數(shù)據(jù)，為該無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)。
系留型四旋翼飛行器系統(tǒng)是一種有４個螺旋槳且螺旋槳呈十字交叉形式的飛行器，如圖１所示。整個飛行平臺結(jié)構(gòu)包含中心架（設(shè)備艙）、支撐臂、起落架及其他系統(tǒng)的受力結(jié)構(gòu)等。
展開 LS-DYNA-ICFD飛行器流場仿真 ￥39.99
飛行器流線及流速
飛行器流線及壓力
飛行器渦線及壓力
仿真為你揭秘飛行器陀螺儀的工作原理
在本例中，假設(shè)鏡子和分光器之間為真空空間。則拍頻的數(shù)量級為 1 Hz，當然比質(zhì)子半徑的距離容易測量得多。
該模型利用幾何光學(xué) 接口來追蹤薩格納克干涉儀幾何中的光線。兩個鏡子被施加了專門產(chǎn)生鏡面反射的鏡像 邊界條件。分光器采用了材料不連續(xù)性 邊界條件，用戶定義的反射比為 0.5，所以兩個對向傳播光束具有相同的強度。
我們還利用了旋轉(zhuǎn)域 特征使裝置旋轉(zhuǎn)，如下圖所示：
所得繪圖顯示了鏡面光學(xué)系統(tǒng)中沿兩個方向傳播的光線，然而由于與光速相比，鏡子的移動速度非常慢，所以我們很難將兩個路徑區(qū)分開。如果放大一百億左右，才能辨別出兩個隔著微小距離的三角形。
在下方繪圖中，拍頻是干涉儀角速度的函數(shù)。二者函數(shù)關(guān)系是線性的，符合方程 (1)–(2)。繪圖左下角出現(xiàn)了一些數(shù)值噪聲。這是數(shù)值精度造成的，在模型文檔中將解釋更多細節(jié)。
姿態(tài)探測應(yīng)用于航空航天導(dǎo)航
上文提到的薩格納克干涉儀和相關(guān)裝置——包括環(huán)形激光陀螺儀和光纖陀螺儀——都屬于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的現(xiàn)實應(yīng)用；慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以一個已知位置為起點，將平移速度和角速度隨時間的變化整合在一起，從而預(yù)測物體的位置和方向。現(xiàn)實中，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常需要與以太空中其他物體為參照物的絕對位置和絕對方向測量相結(jié)合。絕對測量可以利用地球敏感器、太陽敏感器或恒星敏感器；利用地球表面已知位置上的射頻信標；利用地球磁場測量；或者利用以上任意組合來完成。
平移速度和角速度的微小測量誤差會導(dǎo)致慣性導(dǎo)航系統(tǒng)隨時間推移變得越來越不穩(wěn)定。使用以上任意一種敏感器定期進行絕對測量，有利于將不確定性限制在一個更合理的數(shù)值內(nèi)。下圖預(yù)測了不確定性隨時間的變化。
結(jié)論
我們成功地利用射線光學(xué)仿真演示了簡單干涉儀內(nèi)的薩格納克效應(yīng)。只要所有活動部件的速度遠遠小于光速，拍頻便符合基于廣義相對論的嚴密理論。
展開 飛行器流固相互作用（FSI）仿真賞析（僅3D模型） ￥2
使用 ANSYS Workbench 進行了飛機的流固耦合仿真。對于 CFD 分析，使用了 CFX，然后使用 Workbench 中的 ANSYS Mechanical 工具將 CFD 模擬（壓力載荷）的結(jié)果傳輸?shù)浇Y(jié)構(gòu)分析。
模型格式
stp?
.CATProduct
?
基于CFX的四軸飛行器無人機進行 CFD 仿真 ￥10
<p><span style="color: rgb(85, 85, 85); background-color: rgb(255, 255, 255);">使用真實旋轉(zhuǎn)葉片和 ANSYS CFX 對四軸飛行器無人機進行 CFD 仿真。</span></p><p><span style="color: rgb(85, 85, 85); background-color: rgb(255, 255, 255);">附上了 CFX 定義文件（*.def文件）。</span></p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment/b1a66988d0904b019caf7aab351384c9.jpg" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/b1a66988d0904b019caf7aab351384c9.jpg" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/b1a66988d0904b019caf7aab351384c9.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/b1a66988d0904b019caf7aab351384c9.jpg?
展開 戰(zhàn)機模擬器逼真的三維視景-飛行仿真技術(shù)研究所
飛行仿真小成本獲取大效益
對每臺模擬訓(xùn)練器進行測試，確保送到部隊的產(chǎn)品100%合格。
上世紀80年代中期，外軍興起了第二次訓(xùn)練革命，廣泛開展以計算機模擬為核心的模擬化訓(xùn)練。從此，世界許多國家開始把模擬訓(xùn)練納入軍事訓(xùn)練體系，成為提高軍隊訓(xùn)練質(zhì)量和效益的重要途徑。
1974年，空軍某飛行學(xué)院仿真技術(shù)研究所成功研制出某型轟炸機儀表飛行模擬器，開創(chuàng)了我空軍飛行模擬訓(xùn)練的先河。飛行是公認的高技術(shù)、高風(fēng)險、高耗費的職業(yè)。一架飛機幾千萬甚至幾個億，訓(xùn)練中稍有閃失就會機毀人亡。但模擬訓(xùn)練不僅可以節(jié)約訓(xùn)練成本，而且完全不受時間、地點和天氣的限制，安全系數(shù)較大、訓(xùn)練效益高。
“仿真技術(shù)的發(fā)展對于飛行訓(xùn)練的意義就是用最小的成本獲得最大的效益！”該院仿真技術(shù)研究所所長謝東來介紹說，近10年來，該所為陸海空部隊研制生產(chǎn)了涵蓋轟炸、運輸、殲擊、直升機等多種機型模擬器數(shù)十臺，覆蓋了三軍部隊80％的主戰(zhàn)機型，滿足了飛行部隊70％的模擬訓(xùn)練需求。從2002年至今，已組織空軍飛行人員模擬訓(xùn)練累計15000多個小時，節(jié)約了巨額經(jīng)費。
模擬跨晝夜飛行，極大地提高了飛行員地面訓(xùn)練的效果，為升空飛行奠定了良好的基礎(chǔ)。圖為飛行人員伴著“月亮”練習(xí)倒飛技術(shù)。（解放軍畫報圖片）
“實驗室”連著訓(xùn)練場
“老謝，我們搞對抗完全是‘自己’打‘自己’，要研究你就研究真正的‘藍方’主戰(zhàn)飛機模擬器，這樣模擬訓(xùn)練才能真正提高戰(zhàn)斗力！”在一次調(diào)研中，空軍航空兵某師師長的話讓謝東來眼前一亮。
3年臥薪嘗膽，該所終于研制成功某飛機飛行模擬器，為我軍飛行員戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練中有針對性地進行戰(zhàn)術(shù)模擬對抗演練提供了可能。
隨著世界軍事變革步伐的加快，該所的科研人員認識到，大型聯(lián)網(wǎng)對抗系統(tǒng)雖然功能強大，逼真度高，但聯(lián)網(wǎng)對抗模擬系統(tǒng)需要數(shù)臺甚至數(shù)十臺模擬器組成，造價高、體積大，目前來講在航空兵團、飛行大隊難以普遍推廣。
展開 傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器旋翼傾轉(zhuǎn)過程氣動仿真
傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器旋翼傾轉(zhuǎn)過程氣動仿真
CREO ANSYS Simulation 旋流分離器的穩(wěn)態(tài)仿真和瞬態(tài)仿真的區(qū)別
旋流分離器，普遍使用在各行業(yè)各領(lǐng)域。對于流體在旋流分離器內(nèi)的仿真工作，要根據(jù)實體工件設(shè)計目的而分別對待，制定不同的仿真模式。
如上圖，如果仿真目的是研究內(nèi)部流體所表現(xiàn)出來的速度、壓力。仿真模塊選擇“流動”即可。如果還要涉及湍能，物理模塊要增加“湍流”。使用穩(wěn)態(tài)較合適，穩(wěn)態(tài)模式主要研究流體達到穩(wěn)定的“常態(tài)”之后所表現(xiàn)出來的物理特性。不考慮流體達到穩(wěn)定之前的過程，即與時間無關(guān)。如上圖，旋流分離器內(nèi)的流體是穩(wěn)定的流動狀態(tài)，無論何時，狀態(tài)一致。
如果仿真目的除了上述速度、壓力、湍能，還要考慮隨流體一同流動的“顆粒”，仿真模塊另外還要增加“粒子”，顆粒有多少種，粒子模塊就要增加多少個（注意，此粒子有具體質(zhì)量（密度&體積），與“流線”中無質(zhì)量的“粒子”有本質(zhì)的區(qū)別）。穩(wěn)態(tài)的仿真模式就不能勝任了，粒子（顆粒）在隨流體“流動”過程中，粒子或沉積或隨波逐流而去，粒子和流體域隨時產(chǎn)生變化（注意，“隨時”兩個字），時間延長則沉積越多，可供流體占用的空間越少，直到顆粒塞滿全部腔體。流體永遠達不到常態(tài)的穩(wěn)定。所以仿真模式必須使用瞬態(tài)。瞬態(tài)仿真是建立在時間節(jié)點上的仿真，其仿真結(jié)果第一要素是時間。
瞬態(tài)仿真結(jié)果，假設(shè)，自0開始，第0.1秒結(jié)果、第0.2秒結(jié)果，第0.3秒結(jié)果... ..第1秒......第3秒，共計30個結(jié)果連續(xù)在一起，形成時間連續(xù)的動畫，如上圖，就是30個粒子瞬態(tài)仿真結(jié)果。
那么，請問，如果我想獲得一個表達3秒種的，相對質(zhì)量高的動畫，應(yīng)該如何調(diào)整瞬態(tài)仿真呢？
播放時長=仿真時長，幀頻=24幀。格式MP4或者GIF。有興趣的朋友可以一試，本文附件為模型文件。
剛才出去吃飯，五個籠包飽了。想起一件事，一個朋友說，能否在穩(wěn)態(tài)下仿真粒子的運動呢？手拿第六個籠包糾結(jié)了。五個籠包填飲肚皮，是我飯量的穩(wěn)定狀態(tài)。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys SPEOS光學(xué)傳感器成像仿真解析
『點擊觀看直播回放』
光學(xué)傳感器包括Lidar、Radar、可見光和紅外Camera，這些光學(xué)傳感器在先進的高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，對推動自動駕駛車輛穩(wěn)健和安全地走向完全自主至關(guān)重要，同時設(shè)計工程師需要確保光學(xué)傳感器能在各種外界環(huán)境中工作，光學(xué)仿真能夠使設(shè)計師快速準確地測試、驗證和重復(fù)他們的光學(xué)設(shè)計。Zemax和Ansys正在進行一項新的戰(zhàn)略合作，以優(yōu)化光學(xué)傳感器的測試和驗證，并通過Ansys SPEOS系統(tǒng)導(dǎo)入器將光學(xué)傳感器集成到自動駕駛和ADAS中。光學(xué)工程師現(xiàn)在可以更快、更準確地驗證他們的設(shè)計，優(yōu)化光學(xué)傳感器在黑暗或危險環(huán)境條件下的有效性，并盡量縮短上市時間。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
▼▼▼2020 Ansys網(wǎng)絡(luò)研討會有獎反饋 - 可免費獲取本場錄播和講解資料，參與者均可獲得千元培訓(xùn)券及技術(shù)鄰金幣獎勵！
▼▼▼“更多Ansys近期專題研討會” - 歡迎掃碼報名參加！
『或點擊此處進入報名通道』
立即提交作品參加Ansys“仿真的藝術(shù)”圖片作品大賽
為紀念公司成立50周年，Ansys于近期推出全新“仿真的藝術(shù)”圖片作品大賽，讓您有機會充分發(fā)揮自身超強的建模能力，開展巧奪天工的設(shè)計，并展示您精彩的作品。歡迎提交采用Ansys仿真解決方案制作的設(shè)計作品，可選擇的參賽仿真設(shè)計主題有16類，涵蓋主要物理領(lǐng)域和新興技術(shù)。
『或點擊此處進入報名通道』
展開 基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關(guān)系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩(wěn)態(tài)熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發(fā)熱器件的散熱狀態(tài),得出水冷散熱的仿真效果比常態(tài)下的溫度降低約27℃,為實際產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)提供支撐。
關(guān)鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產(chǎn)品小型化的發(fā)展，控制器的尺寸隨著元器件的小型化逐漸減小，但元器件的熱功率密度越來越大，其運行時會產(chǎn)生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結(jié)構(gòu)空間的散熱，保證其不超過耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對其進行散熱處理，可以提高散熱效率[3,4]。以5.5 k W控制器為例，對其主要發(fā)熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進行熱仿真分析。
1 控制器的前處理
1.1 控制器結(jié)構(gòu)降階處理
對5.5 k W控制器進行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發(fā)熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發(fā)熱不嚴重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進行分離，防止后期網(wǎng)格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導(dǎo)致網(wǎng)格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網(wǎng)格設(shè)置
網(wǎng)格劃分的好壞直接關(guān)系到計算的結(jié)果和計算時間的長短，所以在進行網(wǎng)格劃分的時候，優(yōu)先選擇曲面狀的物體進行網(wǎng)格劃分，這樣在網(wǎng)格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 AnsysWB-功率電感器電磁仿真 ￥10
功率電感器是許多低頻功率應(yīng)用的核心部分，例如，它們用于開關(guān)電源和 DC-DC 轉(zhuǎn)換
器。電感器與特定頻率下工作的大功率半導(dǎo)體開關(guān)結(jié)合使用，可提高或降低輸出電壓。
相對較低的電壓和較高的功耗對電源的設(shè)計提出了很高的要求，尤其是對電感器的要
求很高，設(shè)計電感器時必須考慮開關(guān)頻率、額定電流和高溫環(huán)境。
功率電感器通常有一個磁芯來增加它的電感值，從而在保持小尺寸的同時降低了對高
頻的要求，磁芯還減少了對其他設(shè)備的電磁干擾。只有粗略的解析公式或經(jīng)驗公式可
用于計算阻抗，因此設(shè)計階段需要借助計算機仿真或測量。
展開 