ansys 壓縮仿真的案例
ANSYS CFX 壓縮機仿真-離心壓縮機葉輪
本文利用CFX模擬離心壓縮機葉輪的氣動性能。
注：本文采用CFX 2019R2進行演示
1 幾何模型
幾何模型來自ANSYS-CFX的教程文檔。下圖是幾何模型的示意圖。這個葉輪有24個葉片，以22360rpm的轉速繞Z軸旋轉。
△ 幾何模型示意圖
2 BladeGen定義幾何
啟動Workbench 2019 R2，將BladeGen模塊拖入工程視圖，右擊
A2：Blade Design→Properties，在屬性面板中設置如下圖所示
△ 屬性設置
加載創建好的葉輪。
ANSYS Fluent 壓縮機仿真｜離心壓縮機計算
本案例演示利用Fluent計算離心式壓縮機內部流程并實現參數化的一般流程。
1 問題描述
要計算的壓縮機如下圖所示。
其包含6個主葉片及6個分流葉片，只計算單流道模型，如下圖所示。
流體介質為空氣，葉輪轉速155733 rpm，沿z軸旋轉。
2 計算流程
啟動Workbench，讀取文件
TurbochargerCompressorFluentStartingPoint.wbpz
添加Fluent模塊，計算模塊如下圖所示
雙擊
D2單元格進入Fluent
3 Fluent計算
3.1 General設置
進入
General設置面板，保持默認設置
設置
angular-velocity的單位為
rev/min
3.2 Models設置
開啟能量方程
選擇使用
SST k-omega湍流模型
3.3 Materials設置
指定密度為
ideal-gas，指定粘度為
sutherland
Sutherland對話框采用默認設置。
展開 ANSYS CFX-壓縮機CFD仿真流程
CFX-壓縮機仿真
壓縮機的仿真涉及到的是可壓縮流體的一個仿真，所以本次的課程主要涉及到的是可壓縮流體的一個仿真流程。
ANSYS Forte對容積式壓縮機的仿真優勢及應用
容積式壓縮機內部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機內部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機運行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設置和收斂性上有較高要求。
壓縮機的運行是一個動態過程，因此在模擬時多采用非穩態的仿真計算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區域，會導致計算時間長、計算量大等問題；同時想要得到動態的溫度和壓力分布，后處理也會較為復雜。
ANSYS Forte在容積式壓縮機仿真中的優勢
傳統的ANSYS CFX 或 ANSYS Fluent對容積式壓縮機的仿真均采用動網格來處理，即在每一個時間步長下網格的節點位置更新一次。ANSYS Forte在求解時采用3D瞬態可壓縮的流動，網格自動生成且不需要提前生成網格，可用于計算往復式活塞壓縮機、螺桿式壓縮機和渦旋式壓縮機等多種壓縮機形式。
在仿真過程當中，Forte可以自動檢測面與面之間小的間隙并進行網格加密處理，同時采用經驗間隙模型（Empirical gap model）來補償間隙中分辨率差的網格。當研究間隙大小對壓縮機的性能影響時，我們不需重新建立不同間隙大小的幾何模型，來對比不同尺寸下的間隙流動特征，而直接通過基于泊肅葉流動剪切應力的經驗間隙模型來得到間隙內的流動特征，從而解決了間隙網格質量差帶來的問題，同時不影響計算速度以及精度。
ANSYS Forte推薦采用Ensight對計算結果進行后處理，瞬態計算過程中，計算結果可直接立刻動態傳輸給Ensight進行分析，從而得到詳細的溫度以及壓力場信息等，同時還可以查看任意位置的網格特征。
展開 
仿真案例｜使用Ansys綜合設計提高曝氣壓縮機的效率
為了設計這些壓縮機的前一代，有經驗的設計師使用了經驗方法。該過程首先使用一維分析和工程直覺，獲得了具有合理效率水平的初始設計。其次建立了一個臺架模型，方便進行粗略的性能測試。葉輪機械設計人員審查了試驗結果，并對哪些設計變更可能帶來顯著的性能改進作出了有根據的猜測。這些設計人員能夠實現重大改進，但不能完全優化設計。全尺寸原型并不總是符合設計規格，這就需要昂貴的原型建造和物理測試的額外周期。
2 新型離心壓縮機
為了設計用于廢水處理行業的最新單級離心式壓縮機，大陸工業公司從設計過程開始就利用模擬來優化設計，然后再投入物理原型。
Continental Industrie選擇Ansys集成方法進行渦輪機設計有以下幾點原因：Ansys解決方案的易用性使其能夠在短時間內定義完整的工作流程和方法；Ansys參數化平臺讓團隊可以探索完整的設計空間，高精度確定最優解決方案，消除猜測工作；并且流動和結構工程團隊都使用相同的設計幾何結構工作，這使得將兩種模擬類型合并到優化中成為可能。
3 工程師運用Ansys Workbench輕松設計和優化壓縮機
4 工程師使用仿真模擬來實現新產品的設計目標
初步設計
Continental Industrie工程師使用Ansys Vista CCD工具（與Ansys BladeModeler軟件一起使用）根據輸入參數（如壓力比、質量流量、旋轉速度和其他幾何約束）對壓縮機進行初步設計或尺寸確定。他們手工評估了大約50個葉輪葉片，對不同參數的影響有知情理解。然后使用Ansys DesignXplorer對約200多個設計進行了設計評估，達到從一維角度充分優化變化。Vista CCD提供的非常短的運行時間使得我們可以在不到一分鐘的時間內評估每個設計。
展開 ANSYS Forte對容積式壓縮機的仿真優勢及應用
容積式壓縮機內部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機內部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機運行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設置和收斂性上有較高要求。
壓縮機的運行是一個動態過程，因此在模擬時多采用非穩態的仿真計算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區域，會導致計算時間長、計算量大等問題；同時想要得到動態的溫度和壓力分布，后處理也會較為復雜。
ANSYS Forte在容積式壓縮機仿真中的優勢
傳統的ANSYS CFX 或 ANSYS Fluent對容積式壓縮機的仿真均采用動網格來處理，即在每一個時間步長下網格的節點位置更新一次。ANSYS Forte在求解時采用3D瞬態可壓縮的流動，網格自動生成且不需要提前生成網格，可用于計算往復式活塞壓縮機、螺桿式壓縮機和渦旋式壓縮機等多種壓縮機形式。
在仿真過程當中，Forte可以自動檢測面與面之間小的間隙并進行網格加密處理，同時采用經驗間隙模型（Empirical gap model）來補償間隙中分辨率差的網格。當研究間隙大小對壓縮機的性能影響時，我們不需重新建立不同間隙大小的幾何模型，來對比不同尺寸下的間隙流動特征，而直接通過基于泊肅葉流動剪切應力的經驗間隙模型來得到間隙內的流動特征，從而解決了間隙網格質量差帶來的問題，同時不影響計算速度以及精度。
ANSYS Forte推薦采用Ensight對計算結果進行后處理，瞬態計算過程中，計算結果可直接立刻動態傳輸給Ensight進行分析，從而得到詳細的溫度以及壓力場信息等，同時還可以查看任意位置的網格特征。
展開 ANSYS Forte對容積式壓縮機的仿真優勢及應用
容積式壓縮機內部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機內部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機運行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設置和收斂性上有較高要求。
壓縮機的運行是一個動態過程，因此在模擬時多采用非穩態的仿真計算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區域，會導致計算時間長、計算量大等問題；同時想要得到動態的溫度和壓力分布，后處理也會較為復雜。
ANSYS Forte在容積式壓縮機仿真中的優勢
傳統的ANSYS CFX 或 ANSYS Fluent對容積式壓縮機的仿真均采用動網格來處理，即在每一個時間步長下網格的節點位置更新一次。ANSYS Forte在求解時采用3D瞬態可壓縮的流動，網格自動生成且不需要提前生成網格，可用于計算往復式活塞壓縮機、螺桿式壓縮機和渦旋式壓縮機等多種壓縮機形式。
在仿真過程當中，Forte可以自動檢測面與面之間小的間隙并進行網格加密處理，同時采用經驗間隙模型（Empirical gap model）來補償間隙中分辨率差的網格。當研究間隙大小對壓縮機的性能影響時，我們不需重新建立不同間隙大小的幾何模型，來對比不同尺寸下的間隙流動特征，而直接通過基于泊肅葉流動剪切應力的經驗間隙模型來得到間隙內的流動特征，從而解決了間隙網格質量差帶來的問題，同時不影響計算速度以及精度。
展開 壓縮機仿真：補氣式滾動轉子壓縮機的CFD仿真及優化研究
壓縮機出口閥片和補氣結構的閥片，其打開和關閉過程受流場作用和閥片結構本身的材質影響，需要考慮整個過程的流固耦合作用，通常需要構建動力學模型描述整個運動過程，同時需要將運動規律映射到網格運動，使閥片的開關過程與動網格描述保持一致。
需要考慮制冷劑介質的真實氣體物性。
02
基于Simerics-MP+的滾動活塞壓縮機CFD分析解決方案
基于上述CFD分析技術難點的概述，采用通用的CFD仿真技術并不能較好的解決滾動轉子壓縮機的熱力學仿真分析。基于此，本文將介紹一種專業型壓縮機CFD仿真分析工具SimericsMP+進行補氣式滾動轉子壓縮機仿真的方法。
Simerics-MP+（原PumpLinx）為專業級的具有多領域獨特應用優勢的CFD仿真工具，具備包括船舶、車輛、葉輪機械、容積式泵/壓縮機、閥門以及系統仿真等在內的多個專業模塊，可針對不同的領域分析特點準確高效的完成網格劃分、動網格設置、計算模型設置計算以及后處理等工作。
展開 壓縮機仿真學習：離心壓縮機參數辨識
文章來源：壓縮機網
螺桿壓縮機仿真：Simerics 螺桿壓縮機網格模板介紹
螺桿式壓縮機又稱螺桿壓縮機，分為單螺桿式壓縮機及雙螺桿式壓縮機。由于其結構簡單、易損件少，能在大的壓力差或壓力比的工況下工作，排氣溫度低，對制冷劑中含有大量的潤滑油不敏感，有良好的輸氣量調節性，螺桿式壓縮機廣泛地應用在冷凍、冷藏、空調和化工工藝等制冷裝置上。此外，以螺桿式壓縮機為主機的螺桿式熱泵廣泛應用在采暖空調方面，有空氣熱源型、水熱泵型、熱回收型、冰蓄冷型等。
其中，單螺桿壓縮機主要由一個圓柱形螺桿、兩個平面星輪和機殼組成的。螺桿和星輪組成嚙合副裝在機殼內，由螺桿槽、星輪、機殼組成密封容積變化的氣腔。當螺桿主軸在外部電機的驅動下運轉時，星輪也隨著螺桿運轉。兩個星輪將螺桿分成對稱獨立的封閉空間，當螺桿轉動時,星輪在螺旋槽內相對運動，改變星輪、螺旋槽、機殼組成的密封空間的大小，實現吸氣、壓縮、排氣的過程。
圖1 單螺桿壓縮機
單螺桿壓縮機雖然具有零部件少、重量輕、機械效率高、噪聲低和振動小等優勢，但由于其結構緊湊，壓縮機轉子齒頂密封齒與殼體之間的泄露間隙非常小，使得其三維CFD仿真變得十分困難。
展開 BCC點陣結構梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動力學質量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結構，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
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壓縮機仿真學習：影響離心壓縮機特性曲線的參數，你了解過嗎?
離心壓縮機機理模型在仿真時，壓縮機的溫度、壓力、流量以及其它成分均來自現場DCS讀取的過程數據。一般在設計工況附近，壓縮機有最高效率，流動情況最完善；當流量增大時，由于摩擦損失和沖擊損失明顯增大，級效率將下降；當流量減小時，分離沖擊損失明顯減小。
此外，由于流量減小，相對的漏氣損失和輪阻損失也增大，所以也使級效率降低。壓縮機性能不僅反映了級壓比、效率等與流量的關系外，也反映了級的穩定工況范圍的大小。
文章來源：蚌埠榮強壓縮機
DYNA_SPG算法—泰勒桿壓縮仿真 ￥25
光滑粒子迦遼金（SPG）算法師LS-dyna獨有的算法，適用于彈性體和半脆性體材料的失效和破壞分析，該算法最顯著的特點是不刪除失效單元，質量、動量和能力守恒，且對網格劃分和失效準則的依賴程度不高，很容易與有限元網格耦合，可以處理從低速到高速的問題，廣泛應用在金屬切削、磨削、鉚接、內爆、橡膠和泡沫的壓縮變形、碰撞侵徹等方面，具有準確度高的優點。SPG算法分為粒子算法和網格算法，本文采用網格算法，粒子算法將在后續更新。
一、模型建模
二、控制卡片
三、材料屬性
四、速度加載
五、定義接觸
六、定義約束
文件包含K文件、指導文件
離心式壓縮機仿真案例
2D模型共節點網格劃分；
穩態求解，流體材料默認為空氣，標準k-e湍流模型和增強型壁面函數，動域繞z軸正方向順時針旋轉，轉速為2500rpm；
自然壓力入口和出口邊界，壓力入口和壓力出口邊界的壓力值均設置為0Pa；
葉片壁面作為旋轉部件定義相對于相鄰區域（動域）的旋轉速度為0，其他保持默認設置；
交界面網格邊界設置，自動創建交界面邊界，生成內部域邊界類型；
離散算法，只修改湍動能和耗散率為二階迎風格式，提高仿真精度，連續方程殘差設置為10e-5；
采用默認“Hybrid Initialization”進行初始化，為具有復雜拓撲結構的工況提供更好初始化速度和壓力場比“Standard Initialization”形式，更有助于計算收斂；
四、仿真結果
壓力分布云圖；
文章來源：CFD小學生
展開 空氣壓縮機優化仿真 ￥300
1.疑問解答：
1）為什么整機仿真葉輪出口和單流道仿真葉輪出口總壓、總溫不一致
2）為什么整機仿真葉輪出口總溫總壓計算出來的效率比蝸殼出口總溫總壓計算出來的效率低，為什么整機仿真蝸殼出口總壓和總溫比葉輪出口總壓總溫高
3）仿真結果異常的原因是什么，如何去修正
2.簡單優化，額定點蝸殼出口整機效率提高到74%以上
