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ANSYS輻射仿真模擬
借助于溫度場數值模擬仿真技術,可以了解研究熱輻射規律,對于爐內傳熱的合理設計十分重要,對于高溫爐操作工的勞動保護也有積極意義。
本文基于大型有限元軟件ANSYS對輻射傳熱過程溫度場模擬仿真,隨著ANSYS版本不斷更新,核心技術不斷完善,其穩態瞬態熱分析、輻射熱分析、相變分析、熱應力分析和流體熱分析功能不斷強大,更能顯示其計算精度與計算速度的良好兼顧性。
1 、輻射傳熱過程溫度場模擬仿真
1.1研究對象
本文研究的同軸圓柱體尺寸如圖所示:
圖1 研究模型
1.2基本假設
在復雜的輻射傳熱過程實際條件下,抓住主要方面模擬實驗情況,做一些合理化的假設,但同時又能保證其結果的準確性。本文做如下假設:
1)由于兩個圓柱體足夠長,將問題簡化為平面問題;
2)考慮到整個輻射傳熱過程為封閉系統,不需設置空間節點。
1.3初始條件
假設圓柱體是瞬時傳熱的。圓柱體為已知初始均勻溫度場,即:
T(x,y,z,t=0)=T
T為圓柱體溫度,即100°C.
1.4 邊界條件
傳熱是在圓柱體內徑行的的,所以把外圓柱體當做邊界條件。
外圓柱體的初始溫度:100°C
輻射率:1
兩圓柱體的輻射傳熱用Newton冷卻定律描述:
式中:α為對流換熱系數,α=65 W/m2·℃;Tf為液態金屬的特征溫度;Tw為砂型邊界溫度。
輻射傳熱后,兩圓柱體之間的導熱主要以不穩定導熱方式進行。三維不穩定熱傳導方程為:
式中:ρ為密度,kg/m3;c為定壓比熱容,J/(kg·℃);t為溫度,℃;T為時間,s;λ為熱導率,W/(m·℃);Q為內熱源密度(此處為金屬液凝固時釋放的潛熱),W/m3。
因為整個輻射傳熱過程為封閉系統,所以不必考慮兩圓柱體與外界的傳熱。
展開 Ansys Mechaniacal | 囊狀氣墊鞋仿真模擬
未使用靜水壓流體單元時的總變形云圖
總結
本仿真展示了如何在 Mechanical 中使用命令行創建靜水壓流體單元,以模擬囊狀氣墊鞋內部的空氣。相同的概念也可用于不可壓縮流體以及不遵循理想氣體定律的氣體。
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Ansys Lumerical | 光纖布拉格光柵溫度傳感器的仿真模擬
使用腳本添加 FDE求解器,并在室溫下為光柵中的兩個不同位置(高折射率區域和低折射率區域)運行模擬。有效折射率的平均值用于表示光柵的總折射率,并用于估計所需的光柵周期。本例中所考慮的基模的場分布如下所示。正如預期的那樣,該模式被很好地限制在光纖的核心區域。
步驟2:EME-計算光柵的溫度相關透射/反射響應
我們分析了光柵在多個周期內的透射/反射值,模擬區域中只包括光柵的單個周期,但通過使用“周期性”和“波長掃描”特征可以獲得長光柵的寬帶響應。然后,我們掃描溫度,并將傳輸/反射響應導出為S參數,S參數可用于隨后的電路模擬。
布拉格波長與溫度的關系如圖顯示,相對于室溫下的值,其在1.000攝氏度時偏移15.6納米。
還可以得到光柵在給定溫度范圍內的靈敏度。靈敏度定義如下:
考慮到參考文獻中缺乏有關材料的信息,模擬的靈敏度(9.4 pm/℃)與公布的結果(7.2 pm/℃)存在差異。這種差異可能主要來自材料參數的差異,而參考文獻中并未完全提供這些參數。
該腳本還提取與溫度相關的S參數,并將其保存為S參數文件格式(fbg_S_param_T.dat),以便在下一步進行 interconnect 電路模擬。
步驟3:INTERCONNECT-光子電路模擬
使用光學時間調制 S 參數元件將與溫度相關的S參數導入 INTERCONNECT,用于模擬 FBG 溫度傳感器。我們掃描溫度并測量傳感器在不同溫度下的反射光譜。當需要附加 PIC 元件對 FBG 的整體性能的影響時,該電路模型仿真是有用的。
FBG 溫度的電路模擬需要三個要素:
1、光網絡分析儀(ONA),既可作為光源又可作為檢測器。
展開 基于Ansys Workbench平臺搖臂機構仿真模擬
近日在Ansys WB群內有網友曬出一張gif動態圖,該圖為一個搖臂機構的運動圖(見圖1),從圖中筆者判斷該機構運動是采用ansys經典界面內MPC184單元控制其運動。許久以前筆者曾經使用過經典界面的MPC184單元,該單元運動類型有很多,旋轉、平動等等各類機構運動形式都可以在單元內選擇。
圖1 搖臂機構運動圖
應其他網友的好奇心,詢問WB平臺是否具有對搖臂機構仿真的能力,故筆者通過此文講述一下如何通過WB平臺對此機構的仿真。
首先從建模開始,筆者采用WB的DesignModeler對本機構建模(如圖2),
圖2 建模圖
在XY平面建立三個草圖(如圖3),分別為十字支架,搖臂OC,搖臂BC及CA(注意:搖臂BC和CA不能為一條直線,必須分成兩段,分別為BC及CA,主要是考慮到OC與ACB的連接,后續mechanical環境設置時C點需要設置旋轉副)。
圖3
下面開始在DesignModeler內概念建模,點擊concept—Lines from Sketches,分別基于剛剛繪制的三個草圖建立Line1、Line2及Line3(注意:建立Line2和Line3時,其Detail View內的operation必須設置成Add frozen,讀者知道這是為什么嗎?如圖4及圖5)。
圖4
圖5
現在開始建立此機構的梁截面,點擊concept—cross section—circular,筆者統一使用一個圓截面作為十字支架及兩個搖臂的梁截面,圓半徑各位網友可以根據自己模型的相對大小定制,如圖5。
圖6
最后為三個Line body設置剛剛生成的圓截面。
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基于ANSYS/LS-DYNA的EFP成型仿真模擬
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Ansys Speos | 視覺模擬仿真中,Natural Light 易被忽略的參數設置
如果忘記修改natural light中的with sky為false,依然時true激活的狀態,那么仿真natural light 和environment的共同結果將會出現natural light的天空和environment與黑色地面作用的場景。
現在我們知道了在使用natural light仿真中出現的一些特殊狀況,如何修改視角調整天空和地面的大小,如何natural light和environment配合使用,當然最重要的是,當出現本文中任何一種狀況,可以調整sensor或者natural light的參數進行合適的人眼視場和場景條件。
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