ansys氣動模擬的案例
某鋼廠增壓風機與煙囪間存在氣動噪音，通過模擬分析并增加均流裝置消除氣動噪音 ￥20
1、 項目簡介
某鋼廠增壓風機運行時，在風機與煙囪之間存在明顯的低頻噪聲，可能是由于連接管道中存在局部高速氣流而產生的氣動噪音（主要有湍流噪音，旋轉噪音，渦流脫落噪音，激波噪音，二次流與分離流噪音），其中本次噪音我們考慮主要以湍流噪音，旋轉噪音，渦流脫落噪音為主，現對風機及管道做CFD模擬，研究風機葉片后的流場分布，以期找到氣動噪聲的的產生原因并加以解決。
2、 三維模型
三維模型
3、 計算參數及邊界條件
進口設置為速度進口（velocity-inlet），按95℃工況下最大風量換算進口平均速度33.13m/s，出口為壓力出口（pressure-outlet），出口壓力設置為0Pa，固壁面均設置為無滑移壁面。
風機葉輪區域設置為旋轉域，轉速為995rpm，沿氣流方向逆時針旋轉，旋轉域模型采用MRF，旋轉域與靜止域之間以Domain Interface連接，以保證數據的傳遞。
風機葉輪后部流場的監測面如下圖所示：
監測面位置示意
4、 計算結果及分析
4.1原始狀態
原始狀態下，風機后部流場的模擬狀態如下：
速度流線圖
切面三速度云圖及速度矢量
根據速度流線圖及切面三速度云圖及矢量，可以看出經過增壓風機后氣流偏向連接煙道的一側，最大風速達到約100m/s，同時在煙囪內形成旋渦。
切面一速度云圖及速度矢量
切面二速度云圖
根據切面一速度云圖及矢量和切面二速度云圖，可以看出經過增壓風機后氣流偏向連接煙道的一側及底部，進入煙囪前的局部最大風速達到約89.1m/s，可能因為局部高風速帶動低速氣流形成氣流脈動，引發噪聲。
4.2添加導流
展開 Ansys CFD在eVTOL領域的解決方案，涉及飛行車外氣動、旋翼、氣動噪聲和電池熱管理等【6月19直播】
eVTOL在研發過程中有諸多難點和重點，Ansys CFD 在 eVTOL（電動垂直起降飛行器）領域提供了覆蓋氣動優化、多物理場耦合、熱管理、噪音控制等全流程的仿真解決方案，助力工程師應對復雜設計挑戰。
ZEVA ZERO曾利用 Ansys CFD 優化氣動布局，使其在垂直起降時的噪音低于街道環境，同時滿足 GoFly 競賽中 40 海里續航和 100 mph 速度要求；Volvo EX90 電動車通過 GPU 加速 CFD 模擬，將空氣動力學優化周期縮短，助力提升電動車續航里程。
6月19日，以『Ansys CFD在eVTOL領域的解決方案』為主題的Ansys官方研討會于線上開展，下滑預約??
時間：6月19日（星期四），16：00-17：00
內容簡介：主要介紹Ansys CFD產品在電動垂直起降飛行器(eVTOL)產品研發過程中的解決方案；解決方案涵蓋飛行車外氣動、旋翼、氣動噪聲和電池熱管理等方面的仿真解決方法和相關案例。
講師：
姚翔 | Ansys高級應用工程師
北京航空航天大學能源學院葉輪機械工學碩士。長期從事旋轉機械相關的設計、仿真工作，現任Ansys旋轉機械方向應用工程師，對Ansys旋轉機械產品體系有著豐富經驗。
形式：線上
費用：免費
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技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
展開 Fluent戰機外氣動模擬流程
1 引言
Fluent Meshing中的Fault Tolerant流程為模擬復雜模型外氣動帶來了一定的便捷。本文以一架縮比模型戰機為例說明 Fluent對于一個極端復雜模型的外氣動的仿真流程，僅供示例，部分參數的取值不具有實際工程意義，在工程中需按照實際情況合理設置網格、計算域和計算參數等。
2 前處理
原模型是一個極端復雜裝配體，部件繁多，而且許多面體沒有正確地實體化，逐個清理特征必然花費大量時間。在SpaceClaim中打開CAD模型，先框選機翼上的logo，用填充功能除去logo。
接下來使用收縮幾何功能，設置包面間隙為3mm，并勾選保留特征，特征角度閾值設置為12°。合適的包面間隙尺寸可能需要反復調試，以達到能夠保留自己所需要的特征的目的為準。經過外包面操作，獲得一個刻面化的外包面幾何。在Fluent的外氣動模擬前處理中，如遇到極端復雜的幾何，最好先在SpaceClaim中做這樣的預處理，因為有時Fluent Meshing對于極端復雜的臟幾何并不一定能處理，尤其是像本文中這樣有大片沒有實體化的模型。
如果后續對于主翼、垂尾、副翼、尾噴等部位有不同的網格局部加密要求，也可以提前在SpaceClaim中包圍這些部位分別創建BOI幾何并設置Name Selection。這里不做演示。
因為后續需要為戰機設置外流場的Enclosure，保存為scdoc文件并導入Fluent Meshing的Fault-Tolerant流程中。在導入幾何時，Advanced option中可以選擇進行再次刻面，并設置刻面尺寸大小、特征角等。
在幾何描述階段，Flow Type選擇繞物體的外流場。
展開 基于CFD理論的戰略大飛機的氣動特性數值模擬
文獻[1]和文獻[2]基于伴隨算子，研究大飛機在全機狀態下的機翼多參數、高精度優化設計，并考慮短艙和機身對機翼氣動特性的影響；文獻[3]采用非結構混合網格方法數值求解N-S方程，分析了進排氣效應對機翼氣動載荷的影響；文獻[4]對大飛機布局風洞實驗尾支撐干擾開展了數值模擬和實驗研究，數值方
法計算結果與風洞實驗結果有很好的一致性；文獻[5]基于3D數字樣機和高精度數值模擬方法，設計自動駕駛儀閉環仿真系統；文獻[6]研究非平面機翼的氣動性能；文獻[7]研究寬體飛機客艙環境控制系統的通風情況；文獻[8]研究飛機在大迎角條件下的氣動特性；文獻[9]研究飛機機翼的結構和氣動耦合技術；文獻[10]研究飛機空氣動力和穩定特性；文獻[11]研究運輸機尾部降阻增升方案的設計，并進行風洞試驗；文獻[12]考慮進氣道幾何特征，研究高速飛機的進氣道特性；文獻[13]使用降階模型，數值模擬飛機的結冰特性；文獻[14]研究大飛機縫翼滑軌對飛機氣動性能的影響；文獻[15]數值模擬大飛機靜壓孔周圍的壓力系數，仿真得出壓力系數與實際側滑角的關系；文獻[16]基于分布式推進系統與翼身融合體耦合的飛機氣動布局設計方案，研究設計參數對飛機氣動特性的影響；文獻[17]計算評估大量外形方案性能，完成民用飛機與發動機集成構型下機翼多目標優化設計；文獻[18]估算機翼下掛載吊艙對試驗飛機飛行品質的影響；文獻[19]提出智能自適應控制策略，并對波音747進行仿真，效果顯示能夠實現強風干擾影響下的大飛機姿態快速穩定與快速機動。
雖然對大飛機的氣動特性研究較多，但是關于概念設計戰略大飛機，且加裝預警雷達天線后的氣動特性對比方面的研究，尚未搜到相關文獻；因此，筆者采用CFD技術，研究戰略大飛機的概念設計，并進行戰略運輸機和戰略預警機的氣動特性研究。
展開 
利用Fluent Aero進行戰機外氣動模擬
不過前處理方面要依賴Fluent Meshing，而且仍然是基于傳統有限體積法的外氣動分析。一般應對復雜大模型的外氣動分析，如果有條件，最合適的選擇可能還是LBM方法。
極大規模整車氣動數值模擬——構筑數字風洞基礎框架
摘要
本應用基于神威·太湖之光超級計算機與自研自適應加密網格框架（SAMR[1]）完成了某真實汽車模型的氣動仿真數值模擬。為提高計算精度與效率，采用了8層網格加密，網格規模約10億量級、并行規模在50萬核并行規模。流場數值求解器則是采用了自主研發的非定常格子玻爾茲曼流場求解器（LBM[2]，Lattice Boltzmann Method）與采用簡單的Smagorinsky湍流模型。所計算的Ahmed標準車模阻力系數與實驗高度吻合，具備了工程應用能力。
一、背景
在汽車設計和改型中，數值計算和風洞試驗是評估氣動性能的兩大手段。風洞試驗模型制作和試驗實施的周期長，成本高，因此如何減少風洞實驗次數，提高汽車設計效率，一直是汽車設計及空氣動力學領域研究的重點。
數字風洞即風洞的數字化，是遵循數字孿生理念，通過高保真數值計算、機器學習等技術手段，將物理風洞試驗設施和試驗過程1:1還原到數字世界，從而具備實施高置信數字風洞試驗的能力。通過數字風洞試驗，可以取代部分早期風洞試驗車次和部分風洞試驗，從而緩解風洞試驗成本高、周期長與旺盛試驗需求之間的矛盾。
國家超級計算無錫中心神工坊團隊，依托我國最先進的國產自主超級計算機神威·太湖之光，自主研制了結構網格自適應框架（SAMR[1]）與格子玻爾茲曼流場求解器（LBM[2],Lattice Boltzmann Method)，形成了自主數值風洞軟硬件基礎框架，可以高效地為汽車氣動仿真賦能。
二、方法
下面對40m/s(或144km/h)速度下的Ahmed標準汽車模型（25°后背角）與某實車模型進行數值模擬。
（1）網格生成: 采用國家超級計算無錫中心自主開發的結構網格自適應加密框架，可對汽車中復雜幾何表面以及流場變化劇烈的地方進行自動加密。
展開 Ansys學習之飛行器氣動加熱（1）
參考文獻
[1] https://www.bilibili.com/read/cv19007688
文章來源：開元模擬學習
【干貨分享】一種快速的整車外氣動CFD模擬計算方法
3、Simerics MP+ for Vehicle 的解決方案
本文所介紹的應用于整車外氣動CFD模擬的快速方法則是應用Simerics-MP+ for Vehicle的專業應用模板來進行整車外氣動特性模擬，當然該模板同樣可以應用于除霜除霧、涉水、水管理、發動機艙熱管理相關的仿真計算，且同樣具有高效快速的特征。那么該整車專業版的超快方法具體有哪些特點呢：
幾何前處理可節約3/4的處理時間，Simerics-MP+采用自適應二叉樹網格技術，在一定程度上能容忍“爛”幾何，在劃分網格前的幾何修復工作非常少，可直接用原始CAD畫網格，大大節約了工程師的時間，僅此項工作大約可節省工程師3/4的前處理時間； 注意是3/4哦，沒有水分！
展開 ANSYS系列高級培訓（上海）：ANSYS Fluent高速氣動分析 10月17日~18日
ANSYS Fluent高速氣動分析高級培訓
【2017年10月17-10月18號】
課程介紹：
高速氣動分析主要研究高速飛行器在各種飛行條件下，流場中氣體的速度、壓力和密度等變量的變化規律，飛行器所受的升力和阻力等空氣動力及其變化規律。高速飛行器外流場研發過程中常涉及到高馬赫數、強激波、轉捩、邊界層分離、氣動熱、噪聲、外彈道、氣動彈性、流-固-熱耦合等方面的工程問題。
隨著CAE仿真技術的日趨成熟，企業完全可以將這種先進的研發手段與傳統的試驗和設計經驗相結合，全面擁抱完整的虛擬原型設計，從而提升研發設計能力，有效指導新產品的研發設計，節省產品開發成本，縮短開發周期，從而大幅度提高企業的市場競爭力。
ANSYS Fluent作為流體分析的黃金工具，在業界一直廣受推崇。Fluent提供了先進的算法、豐富的湍流模型，可以精確的分析各類高速飛行器氣動問題。
本次培訓針對高速飛行器氣動分析的方法和手段進行相關培訓，為提升相關科技工作者的相關技術水平，普及ANSYS軟件高級功能。因此，ANSYS公司特開辦“ANSYS Fluent高速氣動分析高級培訓”。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
展開 技術分享︱極大規模整車氣動數值模擬——構筑數字風洞基礎框架
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</figure><h2> 摘要</h2><p class="ql-align-justify"> 本應用基于神威·太湖之光超級計算機與自研自適應加密網格框架（SAMR[1]）完成了某真實汽車模型的氣動仿真數值模擬。為提高計算精度與效率，<strong>采用了8層網格加密</strong>，網格規模約<strong>10億量級</strong>、并行規模在<strong>50萬核并行規模</strong>。流場數值求解器則是采用了<strong>自主研發的非定常格子玻爾茲曼流場求解器</strong>（LBM[2]，Lattice Boltzmann Method）與采用簡單的<strong>Smagorinsky湍流模型</strong>。所計算的Ahmed標準車模阻力系數與實驗高度吻合，具備了工程應用能力。</p><h2 class="ql-align-justify"><strong> 一、背景</strong></h2><p class="ql-align-justify"> 在汽車設計和改型中，數值計算和風洞試驗是評估氣動性能的兩大手段。風洞試驗模型制作和試驗實施的周期長，成本高，因此如何減少風洞實驗次數，提高汽車設計效率，一直是汽車設計及空氣動力學領域研究的重點。
展開 干貨 | ANSYS Fluent氣動噪聲仿真模型解析
氣動噪聲是由于氣流流過固體表面引起的氣流壓力擾動產生，它起因于氣體內部的脈動質量源（單極子噪聲源）、作用力的空間梯度（偶極子噪聲源）和應力張量的變化（四極子噪聲源）。氣動噪聲問題在各種高速機械中均有產生，比如高鐵、飛機、汽車以及旋轉機械等領域（見圖1）。
圖1 氣動噪聲的應用領域
ANSYS Fluent提供了三種解決氣動噪聲的方法，分別是直接計算法（CAA）、聲比擬法（FW-H方程）、寬頻法（Boardband Model）（見圖2）。由于聲波方程可認為是三維可壓縮N-S湍流方程的變形形式，所以求解N-S方程可以描述聲波產生和傳播現象。
但流動和聲學變量尺度跨度很大，所以CAA方法對于精度要求和硬件要求都很高，在實際工程問題中不可行。而更多采用的是將波動方程和流動方程解耦的聲比擬法和寬頻方法。具體理論方程可參考ANSY。
圖2 ANSYS Fluent中氣動聲學模型
以軸流風機為例，對其氣動噪聲進行仿真。首先進行穩態流場計算，可采用多參考系（MRF），為后面的瞬態計算提供初始流場；其次，可采用滑移網格進行瞬態計算，控制時間步長，且至少得到多個周期的變化方可結束；然后，開啟聲比擬模型，設置sources及receivers，進行聲場仿真，并輸出相關參數變化曲線；最后，通過傅里葉變換（FFT）得到聲壓級頻譜曲線（見圖3）。
展開 
5/25 Ansys高速外氣動新功能
時間
2022年5月25日（周三）16:00-17:00
費用
免費
講師簡介
張理想|Ansys
Ansys高級應用工程師，西北工業大學流體力學碩士學位，長期從事 CFD工具應用和飛行器外氣動方面的技術支持及工程咨詢項目，具有10年以上流體仿真經驗，2016年加入Ansys，目前主要負責Ansys旗下Fluent、Fensap等產品的技術推廣、行業解決方案推廣等工作。
點擊報名：
https://v.ansys.com.cn/Live/OSxYJfDU?source=jishulink
展開 基于Ansys的汽車氣動噪聲數值仿真分析實例
隨著車輛性能的提高及高等級公路的建設，車輛的速度越來越快，車輛外流場的氣動噪聲以車速的6次方的數量增長。因而，當車輛的其它噪聲得到有效的控制后，車輛的氣動噪聲就變得尤為重要了。70年代研究人員發現，車速為 70km/h的情況下，氣動噪聲的范圍為62~78dB；而在速度為110km/h的情況下，氣動噪聲的范圍達到80~90dB。新的研究表明，車速超過100km/h，氣動噪聲對車外噪聲的影響己超過了其它噪聲。
數值模擬方法可在新車設計初期的造型階段進行氣動噪聲的預測，為選型及造型參數修改提供依據，從而可以較早地得到較理想的產品，避免產品缺陷。
湍流模型的選擇
氣動噪聲模擬可以選擇幾種不同的數值方法，大渦模擬可以得到精確的模擬效果，但要求生成的網格質量好，計算比較耗時。在產品設計的初始階段，往往需要噪聲的大致分布情況，基于模型的噪聲源方法可以解決這一問題。
模型的湍流動能輸運方程：
湍流動能耗散率輸運方程：
式中：
Gk為平均速度梯度產生的湍流動能
Gb為浮力產生的湍流動能
β為熱膨脹系數
μt 為湍流粘度
σk，σt為k，ε的湍流普朗特常數。
根據經驗，模擬中使用的常數分別取值為：Cμ=0.09，σk=1.0，σε=1.3，C1ε=1.44，C2ε=1.92，C3ε=1。
基于公司現在對氣動噪聲的要求，選擇模型是比較適宜的。
模型網格的劃分和計算域的建立
模型是在CATIA軟件上建立的，然后導入ICEMCFD軟件中進行網格劃分。為了提高計算的效率，對模型的底部進行了簡化處理。
根據經驗，流場仿真計算所取的計算域到達一定的大小時，汽車的流場就不再受計算域大小的限制。
展開 6/9 Ansys Fluent Dynamic Adaption動態自適應技術-外氣動
時間
2022年6月9日（周四）16:00-17:00
費用
免費
講師簡介
張理想|Ansys
Ansys高級應用工程師，西北工業大學流體力學碩士學位，長期從事 CFD工具應用和飛行器外氣動方面的技術支持及工程咨詢項目，具有10年以上流體仿真經驗，2016年加入Ansys，目前主要負責Ansys 旗下FLUENT、Fensap等產品的技術推廣、行業解決方案推廣等工作。
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/XSM1myGi?source=jishulink
展開 Ansys CFD氣動噪聲解決方案【8月7日直播】
Ansys CFD 提供了多種氣動噪聲解決方案，主要基于 Fluent 軟件，通過不同的聲學模型和計算方法來實現，常見的有直接計算法、聲比擬法和寬頻法。
8月7日，Ansys官方策劃的研討會『Ansys CFD氣動噪聲解決方案』主要介紹Fluent在氣動噪聲方面的應用、案例，包括基于瞬態的CFD氣動噪聲分析，基于穩態的CFD氣動噪聲分析，聲品質分析及氣動-振動噪聲耦合分析等，干貨滿滿，下滑預約學習??
時間：8月7日（星期四），16：00-17：00
內容簡介：主要介紹Fluent在氣動噪聲方面應用及案例，包括基于瞬態CFD的氣動噪聲分析方法，基于穩態的CFD氣動噪聲分析方法，聲品質分析及氣動-振動噪聲耦合分析方法，以及Ansys加速氣動噪聲的解決方案。
講師：
胡日新 | Ansys高級應用工程師
主要負責Fluent在氣動噪聲方向的技術支持，擁有多年氣動噪聲仿真項目經驗和技術積累。擅長外氣動噪聲、旋轉機械等多類型氣動噪聲的數值模擬與分析及氣動-振動噪聲耦合分析與優化。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
- -THE END- -
技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
仿真服務、Ansys 2025R1系列往期錄播免費領取，更多資料，掃碼添加技術鄰客服詳細咨詢~
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●Ansys Fluent零基礎速成攻略——15天逆襲CFD中級工程師（新增12章節內容！加課不加價！）
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