ansys換熱器模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys換熱器模擬的視頻教程
#359-ANSYS FLUENT板式換熱器全過程仿真案例有聲講解視頻教程
本案例針對介紹視頻（第一節(jié)試看視頻）中所示的冷熱水換熱器（SpaceClaim模型），換熱板部分共十層，每五層（間隔）連通。長管一端進(jìn)80℃熱水，短管一端進(jìn)10℃冷水，另兩端均出水。 1、使用ANSYS WORKBENCH19.2制作案例：SpaceClaim建模；ANSYS MESH網(wǎng)格（FLUENT檢測質(zhì)量不低于0.7）；FLUENT仿真；POST云圖成圖。
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ansys換熱器模擬的實例教程
1.項目背景
蒸汽發(fā)生器排污熱交換器充分利用余熱、完成熱量轉(zhuǎn)換的試驗裝置，求結(jié)構(gòu)完整性有著至關(guān)重要的意義，而高溫下軸向的熱膨脹是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的主要原因之一，因而計算器熱膨脹量至關(guān)重要。
2.項目目的
利用ANSYS軟件，建立蒸汽發(fā)生器排污換熱器梁單元三維模型，對其在設(shè)計溫度下的熱膨脹量進(jìn)行計算，為后續(xù)驗證換熱器裝置的結(jié)構(gòu)完整性提供依據(jù)。
3.理論計算
熱膨脹量理論計算公式：
?L=α??T?L
其中：α為熱膨脹系數(shù)，△T為溫差，L為管道計算長度
在本實例中，溫差△T：管側(cè)為310℃；殼側(cè)為268℃
α：12e-6 mm/mm·℃；
L：管側(cè)為1500mm；殼側(cè)為800mm
計算得軸向熱膨脹量：
?L=310?12e-6?1500+268?12e-6?800=8.153mm
4.計算輸入
熱膨脹分析時，僅需要加溫度載荷，同時將框架底部固定約束即可。
展開 本教程演示了管殼式換熱器內(nèi)的流體流動和傳熱問題的設(shè)置和求解。計算域包含殼體（流體域）、管道（固體域）以及管道內(nèi)流體區(qū)域（流體域）三部分組成。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進(jìn)入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項，即可在項目管理區(qū)創(chuàng)建分析項目A。
2 導(dǎo)入幾何體
（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。
（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導(dǎo)入leak.agdb幾何體文件。
3 劃分網(wǎng)格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進(jìn)入Meshing界面，在該界面下進(jìn)行模型的網(wǎng)格劃分。
（2）右鍵殼體入口平面，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，輸入名稱Hot-inlet，單擊OK按鈕確認(rèn)。
（3）同步驟（2）創(chuàng)建殼體出口，命名為Hot-outlet。
（4）同步驟（2）創(chuàng)建管體的出入口，分別命名為Cold-inlet，Cold-outlet。
（5）右鍵選擇殼體，在彈出的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱Shell。
（6）同步驟（5）選擇內(nèi)部管道固體域和流體域，分別命名為Tube-solid，Tube-fluid。
展開 OpenFOAM三維換熱器流固熱耦合傳熱模擬文件，冷流和熱流逆向流動，熱流入口與冷流出口在同一側(cè)
項目簡介
某為水泥窯頭冷卻器進(jìn)氣結(jié)構(gòu)為異形梯形結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣管道斜45°插入進(jìn)氣口，且進(jìn)氣管道風(fēng)速較高，約24.4m/s，煙氣在進(jìn)氣口內(nèi)難以均勻擴(kuò)散，為保證換熱效率，需保證換熱管進(jìn)氣斷面煙氣分布均勻，故建立冷卻器及其進(jìn)出氣管道模型，做CFD模擬如下。
建立模型
建立三維模型如下：
三維模型
計算參數(shù)及邊界設(shè)置
工況煙氣量705969m3/h，工況溫度450℃。
選用標(biāo)準(zhǔn)k~e湍流模型，采用有限體積法離散求解域，對流項選用一階迎風(fēng)離散格式，采用壓力速度耦合SIMPLE算法對離散方程進(jìn)行求解。假定流體是不可壓縮的，作定常流動，整個模擬過程為等溫過程，不考慮傳熱。
冷卻器進(jìn)口采用速度入口邊界條件，需要計算其湍流參數(shù)，包括湍流強(qiáng)度I和水力直徑d，出口采用壓力出口，殼體及導(dǎo)流板等視為絕熱壁面，對于壁面的邊界層區(qū)域采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)。
結(jié)果及分析
4.1原始狀態(tài)
原設(shè)計結(jié)構(gòu)下，冷卻器的模擬運行狀態(tài)如下：
速度流線圖
換熱管進(jìn)口向上100mm斷面速度云圖及均勻性判定
不考慮傳熱，氣體熱脹冷縮的情況下，原結(jié)構(gòu)冷卻器的運行阻力如下：
原設(shè)計結(jié)構(gòu)下，煙氣順管道斜45°進(jìn)入進(jìn)氣口，管道風(fēng)速大且煙氣在進(jìn)氣口內(nèi)擴(kuò)散距離較短，導(dǎo)致進(jìn)氣口內(nèi)的煙氣分布極不均勻，換熱管進(jìn)口斷面的最大風(fēng)速達(dá)約24.1m/s，并且進(jìn)入換熱管煙氣的速度方向與豎直方向夾角較大，換熱管內(nèi)煙氣速度平均達(dá)約18m/s，長期運行極易磨破換熱管及其耐磨襯套，原結(jié)構(gòu)冷卻器的運行阻力約835Pa。
4.2添加均流裝置
展開 1、問題描述：隱射式冷熱水混合換熱器中，冷水自左側(cè)管道入口流入，經(jīng)漸縮管道后，加速通過，同時壓強(qiáng)降低。在管道喉部產(chǎn)生真空度，將熱水管道中的熱水吸入主管道，冷熱水混合后，經(jīng)右側(cè)管道流出。
2、模型建立如下：
3、網(wǎng)格劃分結(jié)果如下：
4、部分計算結(jié)果如下：
Z=0平面上的壓力云圖
Z=0平面上的總壓
X=-0.01、-0.005、0、0.005、0.01處的壓力分布
付費部分有詳細(xì)操作教程及結(jié)果分析
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項目簡介
某為水泥窯頭冷卻器進(jìn)氣結(jié)構(gòu)為異形梯形結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣管道斜45°插入進(jìn)氣口，且進(jìn)氣管道風(fēng)速較高，約24.4m/s，煙氣在進(jìn)氣口內(nèi)難以均勻擴(kuò)散，為保證換熱效率，需保證換熱管進(jìn)氣斷面煙氣分布均勻，故建立冷卻器及其進(jìn)出氣管道模型，做CFD模擬如下。
建立模型
建立三維模型如下：
三維模型
計算參數(shù)及邊界設(shè)置
工況煙氣量705969m3/h，工況溫度450℃。
一、本期資料包含哪些內(nèi)容？
定義和應(yīng)用
換熱器的種類
使用換熱器面臨的巨大挑戰(zhàn)
換熱器的分析與設(shè)計過程
分析方法
仿真對換熱器設(shè)計和開發(fā)的影響
換熱器設(shè)計難點與方案
預(yù)測換熱器結(jié)垢
換熱器設(shè)計和開發(fā)的最佳實踐
1 擴(kuò)散器形狀優(yōu)化
· 工程挑戰(zhàn)
· 仿真復(fù)雜性
· Ansys應(yīng)對挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
· 入口擴(kuò)散器的形狀優(yōu)化研究案例
2 導(dǎo)管螺紋形狀優(yōu)化
· 工程挑戰(zhàn)
OpenFOAM三維換熱器流固熱耦合傳熱模擬文件，冷流和熱流逆向流動，熱流入口與冷流出口在同一側(cè)
1、問題描述：隱射式冷熱水混合換熱器中，冷水自左側(cè)管道入口流入，經(jīng)漸縮管道后，加速通過，同時壓強(qiáng)降低。在管道喉部產(chǎn)生真空度，將熱水管道中的熱水吸入主管道，冷熱水混合后，經(jīng)右側(cè)管道流出。
2、模型建立如下：
3、網(wǎng)格劃分結(jié)果如下：
4、部分計算結(jié)果如下：
1.項目背景
蒸汽發(fā)生器排污熱交換器充分利用余熱、完成熱量轉(zhuǎn)換的試驗裝置，求結(jié)構(gòu)完整性有著至關(guān)重要的意義，而高溫下軸向的熱膨脹是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的主要原因之一，因而計算器熱膨脹量至關(guān)重要。
2.項目目的
利用ANSYS軟件，建立蒸汽發(fā)生器排污換熱器梁單元三維模型，對其在設(shè)計溫度下的熱膨脹量進(jìn)行計算，為后續(xù)驗證換熱器裝置的結(jié)構(gòu)完整性提供依據(jù)
本教程演示了管殼式換熱器內(nèi)的流體流動和傳熱問題的設(shè)置和求解。計算域包含殼體（流體域）、管道（固體域）以及管道內(nèi)流體區(qū)域（流體域）三部分組成。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進(jìn)入ANSYS Workbench 19.2界面
流體誘發(fā)振動問題是曾在上個世紀(jì)40年代引起了廣泛的關(guān)注與深入的研究
一般來說是因為高速氣流沖刷某結(jié)構(gòu)（如換熱器的換熱管）因誘發(fā)周期性脫離的卡門渦街引發(fā)的周期性激勵力與結(jié)構(gòu)耦合所引發(fā)的 過大的耦合效應(yīng)會使得結(jié)構(gòu)發(fā)生振動、疲勞甚至破壞失效
本文所涉及的設(shè)備為擴(kuò)展表面式管翅式熱交換器 其常規(guī)的迎面風(fēng)速為2M/S左右 一般不用校核流體誘發(fā)振動問題 本設(shè)計的迎面風(fēng)速為4.7米/S 筆者使用最新版GB
aANSYS是通常用于分析和設(shè)計聲學(xué)換能器的有限元軟件之一,通過實例給出分析聲學(xué)換能器的處理過程,包括建模、施加載荷、設(shè)置求解選項、使用后處理器、以及獲得換能器振動輻射參數(shù)的一般過程,并涉及寬帶換能器、矢量換能器的發(fā)射與接收問題,對ANSYS有限元軟件模擬換能器的一些經(jīng)常遇到的問題細(xì)節(jié)的處理方法做了較全面的概括。還簡要討論了流體中結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的一般處理方法,對結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運算操作并獲得換能器的特性參數(shù)等等
