ansys 管道計算的案例
Ansys排水管道計算
Ansys排水管道計算
Ansys排水管道計算.txt
定制ANSYS工具條.txt
水灌內流固耦合問題Ansys實現.txt
ANSYS計算土壤中管道溫度應力算例
* 利用ANSYS計算土壤中管道溫度應力
!* Example for thermal stress of a pipe inside soil with ANSYS
! 作者：陸新征，清華大學土木工程系
! Author: Lu Xinzheng Dept. Civil Engrg. of Tsinghua University
!* Feb, 15, 2006
!*
*SET,R1,5 ! 內徑大小
*SET,R2,6 ! 外徑大小
*SET,L,20 ! 土體計算范圍
/prep7
!* 生成關鍵點模型
k,1001,0,0,
k,1,0,R1,
k,2,0,-R1
k,3,R1,0
k,4,0,-R2
k,5,R2,
k,6,0,R2
k,7,0,-L
k,8,L,-L
k,9,l,0
k,10,L,l
k,11,0,L
!* 生成線段
l,1,6
larc,1,3,1001,R1
larc,3,2,1001,R1
l,2,4
larc,5,4,1001,R2
larc,6,5,1001,R2
l,3,5
l,4,7
l,7,8
l,8,9
l,5,9
l,9,10
l,10,11
l,6,11
al,3,4,5,7
al,1,2,7,6
al,8,9,10,11,5
al,11,12,13,14,6
ET,1,PLANE42
!*
!* 混凝土材料
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,30e9
MPDATA,PRXY,1,,0.2
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
UIMP,1,REFT,,,
MPDATA,ALPX,1,,1e-5 ! 熱膨脹系數
!
展開 管道的熱固耦合計算及管道熱應力分析!
一、案例簡介
如圖1 所示的管道，水平管道長度為150mm，直徑為24mm，豎直管道直徑為16mm，高度為50mm，分別距離左端面45mm 和95mm，整體管道壁厚為2mm。20℃的低溫水從左端的入口流入，流速為1m/s，50℃的液態水和80℃的液態水分別從豎直的管道流入，流速均為0.5m/s，冷熱水流混合后從右端流出，周圍的環境溫度為20℃。
圖1 管道結構示意圖
二、設計思路
幾何模型建立
流體域網格劃分
Fluent 計算
溫度加載
穩態熱分析
溫度加載
熱應力分析
三、模型建立
在workbench 的工具箱中拖拽Fluid Flow（Fluent）、Steady-State Thermal 和Static Structural模塊進入工作界面中，數據傳送關系如圖2 所示。
圖2 數據傳送關系
在SolidWorks 中建立相應模型， 并轉化成ansys 適用的x_t 格式。
展開 管道阻力對揚程的影響及管損計算！
大家都知道，管道是一種固體物，水是容易流動的物質，如果管道內的水是流動的，必定有一部分能量轉化為熱能而“消滅”，也就是丟失了一部分水壓（或稱揚程），這是客觀事物的反映，是水流運動的必然規律。通常，我們將這種能量轉變的現象，稱之為能量損失（或稱水力損失、損失揚程）。它以米為計算單位。
管道阻力對揚程的影響有多大？
有些用戶經過測量，雖然蓄水池或水塔到水源水面的垂直距離還略小于水泵揚程，但還是提水量小或提不上水。其原因常是管道太長、水管彎道多，水流在管道中阻力損失過大。
一般情況下90度彎管比120度彎管阻力大，每一90度彎管揚程損失約0.5-1米，每20米管道的阻力可使揚程損失約1米。此外，有部分用戶還隨意更改水泵進、出管的管徑，這些對揚程也有一定的影響。那，管道阻力對揚程的影響究竟有多大呢？下面，我們來看下方表格。
你是否清楚管道水流產生水力損失的原因？
一、是管壁粗糙的阻滯作用。
二、是水流各流層間的相對運動。
三、是管件內水流局部急劇變化形成的漩渦。管路（網）水力損失由沿程和局部兩部分組成。在工程上，我們必須要計算知道它的數量多少，才能正確地選用水泵，確定所需要的水泵揚程。
管路沿程損失是發生在水流的全部流程上的摩擦阻力，它與管壁粗糙度、管長、管徑、流速等有關，根據水力學原理，可以建立它的關系式。
沿程損失與管壁粗糙度有關的沿程摩擦系數成正比關系，不同的管材其粗糙度不同，鑄鐵管比較粗糙，沿程摩擦系數就大些；塑料管比較光滑，沿程摩擦系數就小些。與管子長度成正比關系；與管徑成反比關系，就是說，當流量一定時，管徑小、流速快，則沿程損失大；還與流速的平方值成正比關系。當然計算比較繁瑣，簡單的方法可以估算。
展開 
某鋼廠二棒線及二高線加熱爐長路徑管道系統阻力計算 ￥15
本次模擬對象為某鋼廠二棒線及二高線加熱爐管道及除塵器，共2套系統：1）煤煙脫硫除塵系統；2）空煙脫硫除塵系統；煤煙系統中二棒加熱爐煤煙及2臺高線加熱爐煤煙共3路煙氣混合后進入SDS脫硫除塵裝置，經脫硫除塵后通過引風機排放；空煙系統中二棒加熱爐空煙及2臺高線加熱爐空煙共3路煙氣混合后進入SDS脫硫除塵裝置，經脫硫除塵后通過引風機排放。現采用CFD技術對上述兩套系統100%負荷及50%負荷時，各支管阻力、母管及脫硫除塵系統總阻力計算。
長路徑管路建模分析時，管路幾何建模簡化原則：保留關鍵特征（彎頭、閥門、變徑管），簡化次要結構（法蘭、小支管）。長直管段可用等效粗糙度代替詳細幾何（節約計算資源）。
網格要求：近壁區網格y+≈30~300（壁面函數法）或y+≤1（低Re數模型）。彎頭、閥門處加密網格（邊界層至少3層），直管段可適當粗化。
2、 計算模型及邊界條件
2.1 模型建立
根據圖紙進行三維建模，含3路進口管道及除塵器，模型如下：
圖1（a）煤煙系統三維模型
圖1（b）煤煙系統各監測面位置
圖2（a）空煙系統三維模型
圖2（b）空煙系統各監測面位置
2.2 邊界條件
計算參數如下，進口邊界條件為速度進口，各進口速度見下表。出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面，濾袋設定為多孔介質邊界。
展開 基于Actran的空調管道類氣動噪聲計算及應用
操作流程與3.1章節文章流程類似，計算過程中，CFD部分采用Fluent軟件，采用LES湍流模型求解管路瞬態流動特征，網格采用六面體生成技術，兩個模型（帶格柵管道和不帶格柵管道）網格數分別為3,200,000和3,900,000，見下圖。
圖10. 帶格柵管道和不帶格柵管道網格
進口邊界為，速度進口，流速為20m/s；出口邊界為相對壓力出口，相對壓力為0，參考大氣壓為10325Pa；其他邊界為無滑移速度邊界，即定義為WALL。
瞬態計算前，先求解穩態流場，采用RANS湍流模型，目的為為瞬態計算提供初始流場，便于瞬態迭代；同時便于查看網格質量及需要加密的區域。瞬態計算中，時間步長為1e-4s，這個是由聲學計算的頻率范圍決定的，為了便于捕捉低頻特性，流體需要保存至少0.1s物理時間。
圖11. 不帶格柵速度（左）和壓力（右）分布圖
圖12. 帶格柵速度（左）和壓力（右）分布圖
聲學計算采用Actran軟件，分析頻率為3000Hz，按每個波長4個二階單元來表示，最大的網格邊長不能超過28mm。計算模型如下圖所示。模型包括聲源區、聲傳播區和無反射區。
圖13. 聲學計算模型
圖14. 260Hz和1550Hz聲源分布云圖
下圖為聲功率和聲壓級對比曲線，其中黑色虛線為帶格柵管道，藍色實線為無格柵管道。
圖15.
展開 【STAR-CCM+算管道壓降算例】圓管湍流壓降計算
四、求解器設置
湍流模型采用Realizable K-Epsilon Two-Layer模型，穩態計算。壓力速度耦合采用Coupled算法。計算環境為STAR-CCM+ 2022.1.0 R8 Linux 64bit平臺，采用4核2.5GHz處理器計算。
五、計算結果
殘差曲線如下圖所示。共迭代1000次，整體殘差水平在1e-08以下。
進口速度分布如下圖所示。
進口和出口處速度的局部放大圖如下圖所示。
截面壓力分布如下圖所示。
管壓降Δp收斂曲線如下圖所示。
當4000<Re<10e05時，由雷諾數可得出沿程阻力系數的近似估算，也可由莫迪圖查出。
得管壓降Δp
管壓降Δp的STAR-CCM+計算值與使用公式計算得出的結果對比如下表所示。
項目
壓力降Δp（STAR-CCM+）Pa
壓力降Δp（公式計算）Pa
誤差
值
3354.839
3007.293
11.557%
六、參考文獻
[1]張亮, 李云波. 流體力學[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學出版社, 2006.
文章來源：MarineCFD
展開 流體作用下彎曲管道單向流固耦合計算及濕模態分析
而實際中，我們通常計算的結構都是被流體“包圍”著，例如在空氣中行駛的汽車，周圍被空氣包圍著，在水中行駛的船，周圍被水包圍著，或者部分被水包圍著。
在不考慮車身周圍的空氣的影響下，我們計算的車身模態都是干模態，因為空氣的密度比較小，空氣對車身模態的影響比較小，我們可以把車身的干模態當成車身在空氣中的濕模態，即忽略空氣的影響，誤差也不會太大。
而在水中行駛的船，由于水的密度比較大，水對結構模態的影響比較大，如果忽略水的影響，那么計算出來的模態(干模態)就與實際的船的模態誤差就很大，此時就必須考慮水的影響，計算濕模態。
濕模態分析實際上是在單向流固耦合計算基礎上進行的預應力模態分析。本文以流體作用下彎曲管道為例，首先利用ANSYS Fluent及ANSYS靜力分析模塊對其進行單向流固耦合計算，然后在此基礎上開展彎曲管道在流體作用下振動模態分析。
單向流固耦合計算
工業管道系統中經常出現彎管。流體介質流經彎曲管道時，管壁承受流體賦予的壓力，不均勻的壓力分布會對管道產生額外的應力。
1
計算思路
眾所周知，CFD計算的目的是為了獲取計算空間中的壓力、速度、溫度等物理量分布，而結構有限元計算的目的是為了獲取結構件上應力、應變和位移等物理物理量。單向流固耦合計算的基本思路為：利用CFD軟件計算壁面上壓力分布，并將壓力值作為載荷加載到固體構件上，利用有限元軟件計算固體應力應變。
單向流固耦合計算的數據流程如圖1所示。
圖1 數據流程
2
計算模型
計算幾何模型如圖所示。
圖2 計算幾何模型
圖3 DM中創建的幾何模型(既包含流體，也包含固體)
3
流體計算設置
雙擊B3單元格進行流體網格劃分。在mesh中進行邊界命名，如圖4所示。
展開 流體作用下彎曲管道單向流固耦合計算及濕模態分析
而實際中，我們通常計算的結構都是被流體“包圍”著，例如在空氣中行駛的汽車，周圍被空氣包圍著，在水中行駛的船，周圍被水包圍著，或者部分被水包圍著。
在不考慮車身周圍的空氣的影響下，我們計算的車身模態都是干模態，因為空氣的密度比較小，空氣對車身模態的影響比較小，我們可以把車身的干模態當成車身在空氣中的濕模態，即忽略空氣的影響，誤差也不會太大。
而在水中行駛的船，由于水的密度比較大，水對結構模態的影響比較大，如果忽略水的影響，那么計算出來的模態(干模態)就與實際的船的模態誤差就很大，此時就必須考慮水的影響，計算濕模態。
濕模態分析實際上是在單向流固耦合計算基礎上進行的預應力模態分析。本文以流體作用下彎曲管道為例，首先利用ANSYS Fluent及ANSYS靜力分析模塊對其進行單向流固耦合計算，然后在此基礎上開展彎曲管道在流體作用下振動模態分析。
單向流固耦合計算
工業管道系統中經常出現彎管。流體介質流經彎曲管道時，管壁承受流體賦予的壓力，不均勻的壓力分布會對管道產生額外的應力。
1
計算思路
眾所周知，CFD計算的目的是為了獲取計算空間中的壓力、速度、溫度等物理量分布，而結構有限元計算的目的是為了獲取結構件上應力、應變和位移等物理物理量。單向流固耦合計算的基本思路為：利用CFD軟件計算壁面上壓力分布，并將壓力值作為載荷加載到固體構件上，利用有限元軟件計算固體應力應變。
單向流固耦合計算的數據流程如圖1所示。
展開 ANSYS workbench壓力管道螺栓連接分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力管道的三維模型處理
2、學習螺栓連接非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習螺栓連接非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力管道螺栓連接分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
?
ANSYS workbench管道夾非線性接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習管道夾的三維模型處理
2、學習管道夾非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習管道夾非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 管道夾非線性接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
?
基于ANSYS的管道振動模態分析
在生產實踐中，管道的強烈振動會使管路附件尤其是管道的連接部位、管道與附件的連接部位和管道與支架的連接部位等處發生磨損松動，在振動所產生的交變應力作用下導致疲勞破壞，從而發生管線斷裂、介質外泄，甚至引起嚴重的生產事故，給生產和環境造成嚴重危害。因此，對出現強烈振動的管道，分析其產生原因并給出相應的減振措施，具有重大的經濟效益和社會效益。
本文以注水系統配注管線的劇烈振動為例，利用大型結構分析軟件ANSYS對管道進行建模并作出相應的模態分析。在得出低階情況下結構固有頻率和相應振型后與振動主頻率比較，從而判斷出在低階情況下結構固有頻率與振動主頻率處于共振區，因而引起強烈振動。為避免結構固有頻率和振動主頻率的共振，有效地減輕管道的振動，采取在合適的位置施加位移約束的方法進行消振，并給出了驗證。
一、管系簡介
該管線為注水系統配注管線，管線的局部布局如圖1所示，在ANSYS系統中為了計算方便將管線進行了簡化（如圖2），管線的彈性模量為206GPa，泊松比0.3。
展開 【年終系列實例EX4】流體作用下彎曲管道單向流固耦合計算分析
流體作用下彎曲管道單向流固耦合計算分析
1 實例說明
工業管道系統中經常出現彎管。流體介質流經彎曲管道時，管壁承受流體賦予的壓力。不均勻的壓力分布會對管道產生額外的應力。采用ANSYS CFD單向流固耦合可以計算管道所承受的應力應變。本教程以彎管應力分析為例，描述利用ANSYS Fluent及ANSYS靜力分析模塊進行單向流固耦合計算的步驟。
2 計算思路
眾所周知，CFD計算的目的是為了獲取計算空間中的壓力、速度、溫度等物理量分布，而結構有限元計算的目的是為了獲取結構件上應力、應變和位移等物理物理量。單向流固耦合計算的基本思路為：利用CFD軟件計算壁面上壓力分布，并將壓力值作為載荷加載到固體構件上，利用有限元軟件計算固體應力應變。
單向流固耦合計算的數據流程如圖1所示。
圖1數據流程
3 計算模型
計算幾何模型如圖所示。
圖2計算幾何模型
圖3 DM中創建的幾何模型（既包含流體，也包含固體）
4流體計算設置
雙擊B3單元格進行流體網格劃分。在mesh中進行邊界命名，如圖4所示。采用掃描方式進行網格劃分，采用網格尺寸為5mm，生成的流體計算網格如圖5所示。
圖4邊界命名
圖5流體計算網格
返回至FLUENT中進行流體計算設置。
展開 ANSYS ICEMCFD 11 2D管道
ANSYS_ICEMCFD_11_2D管道.pdf
ANSYS workbench三通管道流固熱耦合分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習三通管道的三維模型處理
2、學習三通管道流固熱耦合分析步的建立
3、學習三通管道流固熱耦合分析的載荷施加
4、學習三通管道流固熱耦合載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 三通管道流固熱耦合分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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