ansys風(fēng)機(jī)實(shí)例仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys風(fēng)機(jī)實(shí)例仿真的實(shí)例教程
上海安世亞太公司
通過一個(gè)后傾離心風(fēng)機(jī)的流動(dòng)實(shí)例，F(xiàn)luent得到了驗(yàn)證。該實(shí)例對(duì)其流動(dòng)范圍進(jìn)行了研究。與現(xiàn)有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，穩(wěn)態(tài)多重參考系(MRF)模型和realizable k-e湍流模型可以適當(dāng)?shù)夭蹲?em>風(fēng)機(jī)的幾個(gè)性能特征。
本文所研究的風(fēng)機(jī)為采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的后傾離心風(fēng)機(jī)。在實(shí)驗(yàn)室（按照ANSI/AMCA 210-85、ANSI/ASHRAE 51-1985標(biāo)準(zhǔn)）通過將風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口安裝到風(fēng)洞入口以對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。允許周圍的空氣從各個(gè)方向通過入口孔進(jìn)入風(fēng)機(jī)。在風(fēng)洞中使用常規(guī)技術(shù)（靜壓口和射流噴嘴）測(cè)量升壓和流量。在額定運(yùn)行速度和一定流量范圍內(nèi)，收集了風(fēng)扇的性能數(shù)據(jù)，包括升壓、軸功率和聲壓級(jí)。由于轉(zhuǎn)速和空氣溫度的細(xì)微變化，所有數(shù)據(jù)均校正為額定轉(zhuǎn)速和標(biāo)準(zhǔn)大氣密度（0.075 lbm/ft3）。本研究的目標(biāo)之一是驗(yàn)證穩(wěn)態(tài)MRF方法在模擬離心風(fēng)機(jī)中的有效性。
因此，入口-轉(zhuǎn)子域采用運(yùn)動(dòng)參考系模型（恒轉(zhuǎn)速）建模，而假定外殼域?yàn)殪o止?fàn)顟B(tài)。采用了realizable k-e湍流模型模擬湍流效應(yīng)。假設(shè)工作流體（空氣）是不可壓縮的，具有固定屬性（密度=0.075 lbm/ft3，黏度=1.2×10-5 lb/ft-s)。
通過使用二階離散化方程和標(biāo)準(zhǔn)的SIMPLE壓力-速度耦合方案以進(jìn)行求解。風(fēng)機(jī)幾何如圖1所示。它由前盤和后盤、15個(gè)葉片和蝸殼板組成。轉(zhuǎn)子安裝在一個(gè)蝸殼中，該蝸殼收集來自轉(zhuǎn)子的流量并通過一個(gè)矩形出口排出。
展開 視頻介紹
風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和選型，通常涉及到諸多的因素，如風(fēng)量、風(fēng)壓、噪聲、葉片強(qiáng)度、電機(jī)選型等都需要綜合考慮，以滿足設(shè)計(jì)的需求。對(duì)于葉片葉型設(shè)計(jì)的工程人員而言，葉片的形狀顯得至為重要。
對(duì)于熱及流體設(shè)計(jì)人員而言，合適的風(fēng)扇型號(hào)才是其所關(guān)心的。針對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械類產(chǎn)品，可通過仿真的手段考慮其各項(xiàng)性能，從而縮短研發(fā)周期，提高產(chǎn)品可靠性。
視頻內(nèi)容
●ANSYS——融合結(jié)構(gòu)、流體、電磁分析于一體的仿真分析軟件，處理旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)品的各類仿真分析；
● 流體模塊——全面處理葉片葉型設(shè)計(jì)、流量、壓降、噪聲、效率等問題；
● 結(jié)構(gòu)模塊——處理葉片強(qiáng)度、顫振、扭曲等雙向流固耦合問題。
● 總結(jié)與答疑。
展開 ANSYS參數(shù)化概述
在ANSYS應(yīng)用程序中，可以將關(guān)鍵的仿真特性定義為參數(shù)（Parameters）。然后在Workbench中參數(shù)管理(Parameter Set)界面下管理參數(shù)，通過參數(shù)化驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速更改仿真模型幾何及拓?fù)鋮?shù)、材料參數(shù)、網(wǎng)格參數(shù)、邊界條件等設(shè)置，用來研究和優(yōu)化不同設(shè)計(jì)方案下產(chǎn)品性能。
ANSYS中仿真參數(shù)化
參數(shù)可以在用于結(jié)構(gòu)和流體仿真的所有ANSYS應(yīng)用程序中定義，如：SpaceClaim、DesignModeler、Meshing、Mechanical、Fluent、CFX-Pre、CFD-Post；上述軟件囊括仿真分析的所有階段：幾何建模、網(wǎng)格劃分、計(jì)算求解及后處理。
在Workbench中，參數(shù)分為兩種類型：輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)。
輸入?yún)?shù)定義被研究系統(tǒng)的幾何形狀或分析輸入。包括幾何形狀參數(shù)：模型尺寸、位置及拓?fù)鋮?shù)，分析輸入?yún)?shù)：壓力、邊界條件、材料特性和板厚等。
輸出參數(shù)是模型的信息，或者是分析的響應(yīng)輸出。這些包括體積、網(wǎng)格單元數(shù)、質(zhì)量、頻率、應(yīng)力、速度、壓力、力和熱通量等。
幾何建模參數(shù)化
仿真中幾何建模參數(shù)包括幾何參數(shù)和拓?fù)鋮?shù)。
展開 翻譯：慧和聚成 - 徐麗敏
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來源：Original Ansys Lumerical Ansys 光電大本營(yíng)
參考例子為ansys幫助中的例子----Example Simulation of a Piezoelectric Actuated Micro-Pump，但是這個(gè)例子中在最后的求解中介紹不詳細(xì)，這里進(jìn)行補(bǔ)充，供大家參考與討論，下面依次會(huì)提出這里例子的詳細(xì)過程：這里先給出兩個(gè)基本模型，壓電模型與流體模型，其中，壓電模型包括了壓電分析的大部分步驟，只是最后不需要有求解就可以了，流體模型主要包括網(wǎng)格模型，具體的求解設(shè)置等需要在CFX中完成
壓電模型
piezo.rar
流體模型
CFX_fluid.rar
說明：
1，讀者需要具有一定的編寫命令流的能力，以上兩個(gè)文件都是用經(jīng)典ansys的命令流編寫的模型
2，讀者需要具有一定的ansys命令行啟動(dòng)能力，這個(gè)主要是用于去接最后生成的流體以及網(wǎng)格模型
3，讀者具有一定的CFX操作能力，特別是關(guān)于網(wǎng)格變形的分析能力
1.rar
首先使用ANSYS Mechanical APDL Product Launcher 14.0運(yùn)行上面的兩個(gè)inp文件，采用batch方式運(yùn)行，分別生成pfsi-solid.cdb文件和 fluid.cdb 如附件
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橡膠擴(kuò)張變形過程是個(gè)典型的非線性過程，而且包含了非線性中的三種情況：
1. 橡膠屬于典型的超彈性材料——
材料非線性
；
2. 橡膠在擴(kuò)張過程中的應(yīng)變很大——
幾何非線性；
3. 橡膠擴(kuò)張過程中存在于擴(kuò)張件的接觸——
狀態(tài)非線性。
因此在仿真過程中，我們要認(rèn)真關(guān)注計(jì)算的收斂性問題。下面我們以電纜冷縮終端為例，對(duì)橡膠件的擴(kuò)張過程進(jìn)行一個(gè)仿真，并得出冷縮終端的抱緊力
01 說明
此示例描述了衍射光柵對(duì)正入射寬帶平面波的響應(yīng)。Lumerical提供了一組光柵腳本以及“光柵階數(shù)傳輸”分析組，可以輕松計(jì)算常見結(jié)果，例如不同波長(zhǎng)的光柵階數(shù)、衍射角和光柵效率，光柵分析組還可用于獲得特定光柵階數(shù)的功率分?jǐn)?shù)。
02 綜述
本例中的衍射光柵是平面上半橢球的二維陣列。一個(gè)寬帶（0.85~1μm)平面波通常從襯底入射到表面光柵上
研究艦船水下爆炸的破壞效應(yīng)對(duì)于提高艦船的生命力和戰(zhàn)斗力具有非常重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
藥包在水中爆炸后首先產(chǎn)生沖擊波，沖擊波的壓力波峰以指數(shù)的形式衰減；同時(shí)，炸藥變成高壓的氣體爆炸生成物，氣泡在周圍水介質(zhì)的作用下，膨脹和壓縮，產(chǎn)生滯后流和一次或多次脈動(dòng)壓力；沖擊波到達(dá)自由面后，在一定的水域內(nèi)產(chǎn)生很多空泡層，當(dāng)上層的表面水層在大氣壓力和重力的作用下下落時(shí)，由于比其下層的空泡層的加速度大，便與空泡層相碰
ANSYS參數(shù)化概述
在ANSYS應(yīng)用程序中，可以將關(guān)鍵的仿真特性定義為參數(shù)（Parameters）。然后在Workbench中參數(shù)管理(Parameter Set)界面下管理參數(shù)，通過參數(shù)化驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速更改仿真模型幾何及拓?fù)鋮?shù)、材料參數(shù)、網(wǎng)格參數(shù)、邊界條件等設(shè)置，用來研究和優(yōu)化不同設(shè)計(jì)方案下產(chǎn)品性能
研究艦船水下爆炸的破壞效應(yīng)對(duì)于提高艦船的生命力和戰(zhàn)斗力具有非常重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
藥包在水中爆炸后首先產(chǎn)生沖擊波，沖擊波的壓力波峰以指數(shù)的形式衰減；同時(shí)，炸藥變成高壓的氣體爆炸生成物，氣泡在周圍水介質(zhì)的作用下，膨脹和壓縮，產(chǎn)生滯后流和一次或多次脈動(dòng)壓力；沖擊波到達(dá)自由面后，在一定的水域內(nèi)產(chǎn)生很多空泡層，當(dāng)上層的表面水層在大氣壓力和重力的作用下下落時(shí)，由于比其下層的空泡層的加速度大，便與空泡層相碰
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通過一個(gè)后傾離心風(fēng)機(jī)的流動(dòng)實(shí)例，F(xiàn)luent得到了驗(yàn)證。該實(shí)例對(duì)其流動(dòng)范圍進(jìn)行了研究。與現(xiàn)有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，穩(wěn)態(tài)多重參考系(MRF)模型和realizable k-e湍流模型可以適當(dāng)?shù)夭蹲斤L(fēng)機(jī)的幾個(gè)性能特征。
各企事業(yè)單位、高等院校及科研院所：
FLUENT作為計(jì)算流體力學(xué)模擬的通用軟件，能模擬從不可壓縮到可壓縮、層流與湍流、傳熱與相變、化學(xué)反應(yīng)與燃燒、多相流與顆粒流、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、動(dòng)網(wǎng)格、氣動(dòng)噪聲、材料加工、燃料電池等眾多領(lǐng)域的物理化學(xué)過程，已在能源、資源、航空、航天、化工、環(huán)保、水利、汽車、機(jī)械、電子、船舶、冶金、建筑、材料及生物等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。計(jì)算流體力學(xué)模擬的全流程包含前處理、求解及后處理。求解器方面
各企事業(yè)單位、高等院校及科研院所：
FLUENT作為計(jì)算流體力學(xué)模擬的通用軟件，能模擬從不可壓縮到可壓縮、層流與湍流、傳熱與相變、化學(xué)反應(yīng)與燃燒、多相流與顆粒流、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、動(dòng)網(wǎng)格、氣動(dòng)噪聲、材料加工、燃料電池等眾多領(lǐng)域的物理化學(xué)過程，已在能源、資源、航空、航天、化工、環(huán)保、水利、汽車、機(jī)械、電子、船舶、冶金、建筑、材料及生物等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。計(jì)算流體力學(xué)模擬的全流程包含前處理、求解及后處理
各企事業(yè)單位、高等院校及科研院所：
FLUENT作為計(jì)算流體力學(xué)模擬的通用軟件，能模擬從不可壓縮到可壓縮、層流與湍流、傳熱與相變、化學(xué)反應(yīng)與燃燒、多相流與顆粒流、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、動(dòng)網(wǎng)格、氣動(dòng)噪聲、材料加工、燃料電池等眾多領(lǐng)域的物理化學(xué)過程，已在能源、資源、航空、航天、化工、環(huán)保、水利、汽車、機(jī)械、電子、船舶、冶金、建筑、材料及生物等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。計(jì)算流體力學(xué)模擬的全流程包含前處理、求解及后處理。求解器方面
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風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和選型，通常涉及到諸多的因素，如風(fēng)量、風(fēng)壓、噪聲、葉片強(qiáng)度、電機(jī)選型等都需要綜合考慮，以滿足設(shè)計(jì)的需求。對(duì)于葉片葉型設(shè)計(jì)的工程人員而言，葉片的形狀顯得至為重要。
對(duì)于熱及流體設(shè)計(jì)人員而言
