流體歧管
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-29
流體歧管的視頻教程
超便捷spaceclaim在有限元前處理的運用
本視頻目錄如下： 一、軟件及界面介紹 二、常用工具 三、建模功能（3D建模，3D轉2D，由2D直接生成3D） 四、模型導入與裝配 五、模型修復功能（缺失面，重復面等一鍵處理） 六、焊接創建（點焊與焊縫） 案例一：新能源電池包模型處理 案例二：排氣歧管流體域抽取 案例三：汽車外流場提取 案例四：機箱散熱幾何簡化處理
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流體歧管的實例教程
流體歧管是連接兩個或多個流體管道或通道的部件。雖然概念上很簡單，但此類部件在所屬系統中發揮著重要作用。您可以采用提高流體歧管性能的方式來提升整個系統的性能。由于存在局限性，傳統制造工藝經常無法對流體歧管進行優化。重量和體積過大、尖角、滯流區和多個易漏連接點等問題很常見。
金屬增材制造(AM)能夠以傳統制造無法實現的方法優化流體歧管。經增材制造優化后的部件采用整體設計，無需組裝操作，能夠生產有機的薄壁形狀，還減少了最終組件的重量和體積。這些優勢在半導體設備等應用中尤其有益，半導體設備的特點是在潔凈環境中封裝密實、快速運動的組件，其包含許多流體管道。增材制造組件旨在提供更好的性能，在一些應用中，測得的干擾力最高降低了90%。
由于對流體歧管傳統制造的現有設計均是針對這些工藝的局限性而打造，因此通常效率較低。出于此原因，我們建議從頭開始設計優化的增材制造歧管。不過，好消息是，通常只需要一到兩次設計迭代就可以得到可用于增材制造的歧管設計。
增材制造流體歧管的示例
增材制造流體歧管用于各個行業中所用的快速運動組件的流體連接。在這些以性能為主的環境中，增材制造優化所帶來的優勢是關鍵。增材制造可以減輕重量來獲得更好的慣性結果，消除尖角以更好地控制壓力下降和干擾，并通過最大程度減少連接點來降低泄漏風險。
推動流體歧管應用采用增材制造的關鍵因素
使用增材制造的好處通常是相互關聯的。無論項目的主要目標是什么，例如因空間有限而進行包裝，都可以通過巧妙的設計策略來實現所有這些好處，令產品的表現超越主要目標（例如，減輕重量和改善流動性）。
展開 例如，發動機進氣歧管由多個閥門組成，每個閥門都有不同的工作條件。工程師必須了解在各種操作條件下會發生什么，才能做出明智的設計選擇。當必須對原始 CAD 模型進行打開或關閉閥門等微小更改時，這可能會非常耗時。然而，借助 Fidelity CFD 平臺，可以創建多個設計選項，以在用戶定義的域中實現所需的設計目標。多種設計可以在網格劃分和求解模型時提供靈活性。無論您需要調整零件的位置還是完全刪除它，設計選項都可以簡化流程，只需單擊幾下即可簡單。
發動機進氣歧管，閥門旋轉 (i) 45 度（左），(ii) 90 度（右）。
首先，您必須創建不同的閥門位置來探索進氣歧管的操作空間。您可以通過復制職位文件夾中的現有職位并相應地重命名它們來完成此操作。要創建“半開”位置，請將閥門旋轉 45 度；對于“全開”位置，將閥門旋轉 90 度。創建閥門位置后，從新域開始并選擇要添加到其中的組件。您可以為每個域指定多個設計選項。
當剛開始涉足該領域時，只有一種設計選擇可用。然而，測試多種設計選項有利于實現預期結果。這就是為什么該平臺提供了重復設計選擇的選項。此外，用戶可以更改設計選擇，從而靈活地包含或排除最初添加到域中的幾何圖形的某些部分。例如，您可以創建一個名為“無閥門”的新設計選擇，其中閥門完全從幾何域中刪除。這允許更好地定制和控制設計過程。
當探索不同的設計選擇或操作條件時，通常沒有必要從頭開始進行網格設置，因為幾何形狀保持相對一致。重復使用以前的網格設置是一種明智的方法。下圖顯示了針對兩種不同的設計選擇或具有相同網格設置的閥門操作條件生成的網格。
為半開閥門（左）和全開閥門（右）生成的網格。
在模擬各種設計選項時，復制網格設置和模擬設置很有幫助。這使得研究設計模型的不同操作條件變得容易，而無需太多額外的努力。
展開 傳統的微流體裝置依賴于不可逆結合技術來密封流體通道，這限制了它們的可接近性和自動化，因而迫切需要新的和通用的芯片設計來實現工業應用并支持復雜的3D細胞培養。近日，馬斯特里赫特大學Stefan Giselbrecht
綜述研究了有機芯片器件的夾緊策略，系統描述了從不可逆芯片鍵合到創新的可逆緊固技術的當前趨勢
。相關研究成果以“Clamping strategies for organ-on-a-chip devices”為題于2023年1月19日發表在《Nature Reviews Materials》上。
圖1 器官芯片設計的不可逆和可逆密封策略
微生理器官芯片(OOC)已成為解決現有臨床前模型缺點的替代體外平臺。目前的OOC設備通常由PDMS板粘合在一起或靠在基板上制成，以形成培養基可以流動的密封通道（圖1a）。因此，密封是決定OOC技術的可重復性和穩健性的主要因素之一。密封微流體裝置的策略可分為兩類：不可逆鍵合和可逆密封。
通過等離子體處理的不可逆鍵合是目前密封微流體裝置的最常用方法，尤其是由PDMS制成的裝置（圖1a）。然而，不可逆密封會產生永久性結合，因此除非被破壞，否則無法打開該裝置。因此，細胞通常必須通過封閉、狹窄的通道進行播種或收獲，這使得細胞培養勞動密集型，尤其是在使用復雜的生物工程3D生物結構時。
此外，可通過將夾緊機構納入OOC設計來實現可逆密封。與不可逆技術不同，夾具創建了一個可以重復安裝和拆卸的密封界面（圖1b），同時提供與等離子鍵合相當甚至更高（高達600 kPa）的鍵合強度。
1. 夾緊技術
（1）真空夾緊
在真空夾緊中，功能性流體歧管被一個額外的微通道或微柱空氣網絡包圍（圖2a）。
展開 Ansys Discovery可幫助解決結構仿真難題，優化流體流動，克服熱管理問題以及開展拓撲優化等。本文將為大家帶來Ansys Discovery在四大關鍵領域的應用分享。
應用一：解決結構難題
結構裝配中各組件間復雜的相互作用導致難以發現和糾正設計問題。在Ansys Discovery中可以快速并高度準確地計算諧振頻率、位移和應力，以了解并提高設計魯棒性。
例如，TECHFIT Digital Surgery公司在其產品研發流程的概念和設計階段均采用Ansys Discovery，從而盡早了解設計決策所帶來的影響。他們通常首先進行CT掃描，然后將其轉換為可用于工程的3D模型。Discovery幫助TECHFIT迅速實現建模構思，探索不同設計場景，最終創建出適合每位患者的植入物和器械。
應用二：可視化和優化流體流動
通過使用Ansys Discovery可以平衡流體通過歧管或優化流動路徑，以減少壓力損耗。還可以運行自動參數掃描來計算流速和閥門操作位置上的其他關鍵數量。
Discovery不僅可提供重要的反饋信息，而且還具備即時求解與可視化功能。Ansys Fluent求解器也能夠在Discovery高保真求解環境下使用，而無需更改模型或工作流程。
展開 Ansys Discovery可幫助解決結構仿真難題，優化流體流動，克服熱管理問題以及開展拓撲優化等。本文將為大家帶來Ansys Discovery在四大關鍵領域的應用分享。
應用一：解決結構難題
結構裝配中各組件間復雜的相互作用導致難以發現和糾正設計問題。在Ansys Discovery中可以快速并高度準確地計算諧振頻率、位移和應力，以了解并提高設計魯棒性。
例如，TECHFIT Digital Surgery公司在其產品研發流程的概念和設計階段均采用Ansys Discovery，從而盡早了解設計決策所帶來的影響。他們通常首先進行CT掃描，然后將其轉換為可用于工程的3D模型。Discovery幫助TECHFIT迅速實現建模構思，探索不同設計場景，最終創建出適合每位患者的植入物和器械。
應用二：可視化和優化流體流動
通過使用Ansys Discovery可以平衡流體通過歧管或優化流動路徑，以減少壓力損耗。還可以運行自動參數掃描來計算流速和閥門操作位置上的其他關鍵數量。
Discovery不僅可提供重要的反饋信息，而且還具備即時求解與可視化功能。Ansys Fluent求解器也能夠在Discovery高保真求解環境下使用，而無需更改模型或工作流程。
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設備設計從來都不是靜態的；它們被改變以滿足流程的需要。例如，發動機進氣歧管由多個閥門組成，每個閥門都有不同的工作條件。工程師必須了解在各種操作條件下會發生什么，才能做出明智的設計選擇。當必須對原始 CAD 模型進行打開或關閉閥門等微小更改時，這可能會非常耗時。然而，借助 Fidelity CFD 平臺，可以創建多個設計選項，以在用戶定義的域中實現所需的設計目標。多種設計可以在網格劃分和求解模型時提供靈活性
夾緊技術
（1）真空夾緊
在真空夾緊中，功能性流體歧管被一個額外的微通道或微柱空氣網絡包圍（圖2a）。當對該空氣網絡施加中等真空時會產生一種粘附力，能夠將微流體體固定在基板上。
（2）磁性夾緊
磁性夾緊可以通過幾種方式完成。永磁體可以放置在流體層的相對側，因此當層緊密接觸時，磁引力會產生強大的夾緊載荷以提供防漏密封（圖2b）。
△Aidro使用激光粉末床融合 (PBF-LB) 增材制造來制造創新的液壓解決方案（Aidro提供）
而Aidro的收購將推動下一代歧管、液壓和流體動力系統增材制造設計和大批量生產能力。它是3D打印的早期使用者，擁有世界一流的設計專業知識和技術。它將利用Desktop Metal和ExOne的平臺組合生產增材制造優化的流體動力系統和歧管。
流體歧管是連接兩個或多個流體管道或通道的部件。雖然概念上很簡單，但此類部件在所屬系統中發揮著重要作用。您可以采用提高流體歧管性能的方式來提升整個系統的性能。由于存在局限性，傳統制造工藝經常無法對流體歧管進行優化。重量和體積過大、尖角、滯流區和多個易漏連接點等問題很常見。
金屬增材制造(AM)能夠以傳統制造無法實現的方法優化流體歧管。
應用二：可視化和優化流體流動
通過使用Ansys Discovery可以平衡流體通過歧管或優化流動路徑，以減少壓力損耗。還可以運行自動參數掃描來計算流速和閥門操作位置上的其他關鍵數量。
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應用二：可視化和優化流體流動
通過使用Ansys Discovery可以平衡流體通過歧管或優化流動路徑，以減少壓力損耗。還可以運行自動參數掃描來計算流速和閥門操作位置上的其他關鍵數量。
Discovery不僅可提供重要的反饋信息，而且還具備即時求解與可視化功能。
