ansys壓縮實驗仿真的案例
ANSYS CFX 壓縮機仿真-離心壓縮機葉輪
本文利用CFX模擬離心壓縮機葉輪的氣動性能。
注：本文采用CFX 2019R2進行演示
1 幾何模型
幾何模型來自ANSYS-CFX的教程文檔。下圖是幾何模型的示意圖。這個葉輪有24個葉片，以22360rpm的轉(zhuǎn)速繞Z軸旋轉(zhuǎn)。
△ 幾何模型示意圖
2 BladeGen定義幾何
啟動Workbench 2019 R2，將BladeGen模塊拖入工程視圖，右擊
A2：Blade Design→Properties，在屬性面板中設置如下圖所示
△ 屬性設置
加載創(chuàng)建好的葉輪。
ANSYS Fluent 壓縮機仿真｜離心壓縮機計算
本案例演示利用Fluent計算離心式壓縮機內(nèi)部流程并實現(xiàn)參數(shù)化的一般流程。
1 問題描述
要計算的壓縮機如下圖所示。
其包含6個主葉片及6個分流葉片，只計算單流道模型，如下圖所示。
流體介質(zhì)為空氣，葉輪轉(zhuǎn)速155733 rpm，沿z軸旋轉(zhuǎn)。
2 計算流程
啟動Workbench，讀取文件
TurbochargerCompressorFluentStartingPoint.wbpz
添加Fluent模塊，計算模塊如下圖所示
雙擊
D2單元格進入Fluent
3 Fluent計算
3.1 General設置
進入
General設置面板，保持默認設置
設置
angular-velocity的單位為
rev/min
3.2 Models設置
開啟能量方程
選擇使用
SST k-omega湍流模型
3.3 Materials設置
指定密度為
ideal-gas，指定粘度為
sutherland
Sutherland對話框采用默認設置。
展開 ANSYS CFX-壓縮機CFD仿真流程
CFX-壓縮機仿真
壓縮機的仿真涉及到的是可壓縮流體的一個仿真，所以本次的課程主要涉及到的是可壓縮流體的一個仿真流程。
ANSYS Forte對容積式壓縮機的仿真優(yōu)勢及應用
容積式壓縮機內(nèi)部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機內(nèi)部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機運行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設置和收斂性上有較高要求。
壓縮機的運行是一個動態(tài)過程，因此在模擬時多采用非穩(wěn)態(tài)的仿真計算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區(qū)域，會導致計算時間長、計算量大等問題；同時想要得到動態(tài)的溫度和壓力分布，后處理也會較為復雜。
ANSYS Forte在容積式壓縮機仿真中的優(yōu)勢
傳統(tǒng)的ANSYS CFX 或 ANSYS Fluent對容積式壓縮機的仿真均采用動網(wǎng)格來處理，即在每一個時間步長下網(wǎng)格的節(jié)點位置更新一次。ANSYS Forte在求解時采用3D瞬態(tài)可壓縮的流動，網(wǎng)格自動生成且不需要提前生成網(wǎng)格，可用于計算往復式活塞壓縮機、螺桿式壓縮機和渦旋式壓縮機等多種壓縮機形式。
在仿真過程當中，F(xiàn)orte可以自動檢測面與面之間小的間隙并進行網(wǎng)格加密處理，同時采用經(jīng)驗間隙模型（Empirical gap model）來補償間隙中分辨率差的網(wǎng)格。當研究間隙大小對壓縮機的性能影響時，我們不需重新建立不同間隙大小的幾何模型，來對比不同尺寸下的間隙流動特征，而直接通過基于泊肅葉流動剪切應力的經(jīng)驗間隙模型來得到間隙內(nèi)的流動特征，從而解決了間隙網(wǎng)格質(zhì)量差帶來的問題，同時不影響計算速度以及精度。
ANSYS Forte推薦采用Ensight對計算結(jié)果進行后處理，瞬態(tài)計算過程中，計算結(jié)果可直接立刻動態(tài)傳輸給Ensight進行分析，從而得到詳細的溫度以及壓力場信息等，同時還可以查看任意位置的網(wǎng)格特征。
展開 
仿真案例｜使用Ansys綜合設計提高曝氣壓縮機的效率
為了設計這些壓縮機的前一代，有經(jīng)驗的設計師使用了經(jīng)驗方法。該過程首先使用一維分析和工程直覺，獲得了具有合理效率水平的初始設計。其次建立了一個臺架模型，方便進行粗略的性能測試。葉輪機械設計人員審查了試驗結(jié)果，并對哪些設計變更可能帶來顯著的性能改進作出了有根據(jù)的猜測。這些設計人員能夠?qū)崿F(xiàn)重大改進，但不能完全優(yōu)化設計。全尺寸原型并不總是符合設計規(guī)格，這就需要昂貴的原型建造和物理測試的額外周期。
2 新型離心壓縮機
為了設計用于廢水處理行業(yè)的最新單級離心式壓縮機，大陸工業(yè)公司從設計過程開始就利用模擬來優(yōu)化設計，然后再投入物理原型。
Continental Industrie選擇Ansys集成方法進行渦輪機設計有以下幾點原因：Ansys解決方案的易用性使其能夠在短時間內(nèi)定義完整的工作流程和方法；Ansys參數(shù)化平臺讓團隊可以探索完整的設計空間，高精度確定最優(yōu)解決方案，消除猜測工作；并且流動和結(jié)構(gòu)工程團隊都使用相同的設計幾何結(jié)構(gòu)工作，這使得將兩種模擬類型合并到優(yōu)化中成為可能。
3 工程師運用Ansys Workbench輕松設計和優(yōu)化壓縮機
4 工程師使用仿真模擬來實現(xiàn)新產(chǎn)品的設計目標
初步設計
Continental Industrie工程師使用Ansys Vista CCD工具（與Ansys BladeModeler軟件一起使用）根據(jù)輸入?yún)?shù)（如壓力比、質(zhì)量流量、旋轉(zhuǎn)速度和其他幾何約束）對壓縮機進行初步設計或尺寸確定。他們手工評估了大約50個葉輪葉片，對不同參數(shù)的影響有知情理解。然后使用Ansys DesignXplorer對約200多個設計進行了設計評估，達到從一維角度充分優(yōu)化變化。Vista CCD提供的非常短的運行時間使得我們可以在不到一分鐘的時間內(nèi)評估每個設計。
展開 美的生活電器與ANSYS 建立仿真技術(shù)聯(lián)合實驗室
2018年12月27日，美的生活電器與ANSYS 宣布共同成立仿真技術(shù)聯(lián)合實驗室。
仿真技術(shù)聯(lián)合實驗室成立（左：陳煒杰， 右：宣雄文）
仿真技術(shù)聯(lián)合實驗室依托于ANSYS 強大的仿真軟件，是ANSYS 與世界五百強企業(yè)美的集團下屬的生活電器事業(yè)部共同建設，將以創(chuàng)新人才培養(yǎng)、仿真平臺建設和市場需求為導向，充分發(fā)揮前后端企業(yè)的聯(lián)合優(yōu)勢，重點開展未來智能家電領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)研究及相關(guān)創(chuàng)新產(chǎn)品的開發(fā)與合作，推動科技創(chuàng)新與經(jīng)濟深度融合，加快科技成果轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)雙方共贏。
雙方從產(chǎn)品創(chuàng)新、概念方案、成本、等方面進行了深入交流。儀式上，陳煒杰院長代表美的生活電器對聯(lián)合實驗室的成立表示了衷心的祝賀。他在講話中提到，生活電器過去幾年在仿真領(lǐng)域取得了一定成果，但這僅僅是開始，他希望可以借助ANSYS 的技術(shù)進一步提升美的生活電器的研發(fā)效率，為中國家電行業(yè)的健康快速發(fā)展做出貢獻。ANSYS 公司商業(yè)大客戶銷售總監(jiān)宣雄文先生表示此次與美的合作建立聯(lián)合實驗室是雙方一直以來良好合作的延續(xù)，并介紹了ANSYS 的多年來致力于仿真驅(qū)動產(chǎn)品研發(fā)的路程，及近年來在電器高科技領(lǐng)域促進新產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展，特別希望國外的技術(shù)能夠在中國落地，為美的生活電器的研發(fā)提供強有力的科技支撐。
展開 ANSYS Forte對容積式壓縮機的仿真優(yōu)勢及應用
容積式壓縮機內(nèi)部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機內(nèi)部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機運行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設置和收斂性上有較高要求。
壓縮機的運行是一個動態(tài)過程，因此在模擬時多采用非穩(wěn)態(tài)的仿真計算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區(qū)域，會導致計算時間長、計算量大等問題；同時想要得到動態(tài)的溫度和壓力分布，后處理也會較為復雜。
ANSYS Forte在容積式壓縮機仿真中的優(yōu)勢
傳統(tǒng)的ANSYS CFX 或 ANSYS Fluent對容積式壓縮機的仿真均采用動網(wǎng)格來處理，即在每一個時間步長下網(wǎng)格的節(jié)點位置更新一次。ANSYS Forte在求解時采用3D瞬態(tài)可壓縮的流動，網(wǎng)格自動生成且不需要提前生成網(wǎng)格，可用于計算往復式活塞壓縮機、螺桿式壓縮機和渦旋式壓縮機等多種壓縮機形式。
在仿真過程當中，F(xiàn)orte可以自動檢測面與面之間小的間隙并進行網(wǎng)格加密處理，同時采用經(jīng)驗間隙模型（Empirical gap model）來補償間隙中分辨率差的網(wǎng)格。當研究間隙大小對壓縮機的性能影響時，我們不需重新建立不同間隙大小的幾何模型，來對比不同尺寸下的間隙流動特征，而直接通過基于泊肅葉流動剪切應力的經(jīng)驗間隙模型來得到間隙內(nèi)的流動特征，從而解決了間隙網(wǎng)格質(zhì)量差帶來的問題，同時不影響計算速度以及精度。
ANSYS Forte推薦采用Ensight對計算結(jié)果進行后處理，瞬態(tài)計算過程中，計算結(jié)果可直接立刻動態(tài)傳輸給Ensight進行分析，從而得到詳細的溫度以及壓力場信息等，同時還可以查看任意位置的網(wǎng)格特征。
展開 美的生活電器與ANSYS 建立仿真技術(shù)聯(lián)合實驗室
近日，美的生活電器與ANSYS 宣布共同成立仿真技術(shù)聯(lián)合實驗室。
仿真技術(shù)聯(lián)合實驗室成立（左：陳煒杰， 右：宣雄文）
仿真技術(shù)聯(lián)合實驗室依托于ANSYS 強大的仿真軟件，是ANSYS 與世界五百強企業(yè)美的集團下屬的生活電器事業(yè)部共同建設，將以創(chuàng)新人才培養(yǎng)、仿真平臺建設和市場需求為導向，充分發(fā)揮前后端企業(yè)的聯(lián)合優(yōu)勢，重點開展未來智能家電領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)研究及相關(guān)創(chuàng)新產(chǎn)品的開發(fā)與合作，推動科技創(chuàng)新與經(jīng)濟深度融合，加快科技成果轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)雙方共贏。
雙方從產(chǎn)品創(chuàng)新、概念方案、成本、等方面進行了深入交流。儀式上，陳煒杰院長代表美的生活電器對聯(lián)合實驗室的成立表示了衷心的祝賀。他在講話中提到，生活電器過去幾年在仿真領(lǐng)域取得了一定成果，但這僅僅是開始，他希望可以借助ANSYS 的技術(shù)進一步提升美的生活電器的研發(fā)效率，為中國家電行業(yè)的健康快速發(fā)展做出貢獻。ANSYS 公司商業(yè)大客戶銷售總監(jiān)宣雄文先生表示此次與美的合作建立聯(lián)合實驗室是雙方一直以來良好合作的延續(xù)，并介紹了ANSYS 的多年來致力于仿真驅(qū)動產(chǎn)品研發(fā)的路程，及近年來在電器高科技領(lǐng)域促進新產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展，特別希望國外的技術(shù)能夠在中國落地，為美的生活電器的研發(fā)提供強有力的科技支撐。
ASNYS 高科技行業(yè)技術(shù)規(guī)劃負責人褚正浩指出，通過建立仿真技術(shù)聯(lián)合實驗室，將促進美的：
通過自動化流程開發(fā)，仿真知識平臺管理等使企業(yè)進一步壓縮設計流程，降低設計成本。
使用業(yè)界領(lǐng)先的仿真技術(shù)，如CPS協(xié)同，多物理場應用等助力企業(yè)加速進行設計創(chuàng)新。
全面涵蓋家電設計需求，通過仿真技術(shù)應用，引領(lǐng)未來互聯(lián)網(wǎng)應用。
展開 ANSYS Forte對容積式壓縮機的仿真優(yōu)勢及應用
容積式壓縮機內(nèi)部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機內(nèi)部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機運行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設置和收斂性上有較高要求。
壓縮機的運行是一個動態(tài)過程，因此在模擬時多采用非穩(wěn)態(tài)的仿真計算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區(qū)域，會導致計算時間長、計算量大等問題；同時想要得到動態(tài)的溫度和壓力分布，后處理也會較為復雜。
ANSYS Forte在容積式壓縮機仿真中的優(yōu)勢
傳統(tǒng)的ANSYS CFX 或 ANSYS Fluent對容積式壓縮機的仿真均采用動網(wǎng)格來處理，即在每一個時間步長下網(wǎng)格的節(jié)點位置更新一次。ANSYS Forte在求解時采用3D瞬態(tài)可壓縮的流動，網(wǎng)格自動生成且不需要提前生成網(wǎng)格，可用于計算往復式活塞壓縮機、螺桿式壓縮機和渦旋式壓縮機等多種壓縮機形式。
在仿真過程當中，F(xiàn)orte可以自動檢測面與面之間小的間隙并進行網(wǎng)格加密處理，同時采用經(jīng)驗間隙模型（Empirical gap model）來補償間隙中分辨率差的網(wǎng)格。當研究間隙大小對壓縮機的性能影響時，我們不需重新建立不同間隙大小的幾何模型，來對比不同尺寸下的間隙流動特征，而直接通過基于泊肅葉流動剪切應力的經(jīng)驗間隙模型來得到間隙內(nèi)的流動特征，從而解決了間隙網(wǎng)格質(zhì)量差帶來的問題，同時不影響計算速度以及精度。
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