旋轉(zhuǎn)葉片ansys的案例
ANSYS_BLADEMODELER_V10.0 旋轉(zhuǎn)機械和葉片設(shè)計
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展開 螺旋槳葉片的旋轉(zhuǎn)過程模擬 ￥20
螺旋槳葉片的旋轉(zhuǎn)過程模擬
旋轉(zhuǎn)機械葉片的模態(tài)有限元分析
葉片設(shè)計對于旋轉(zhuǎn)機械的運行起著重要的作用。如在渦輪整機運行期中，隨著渦輪機轉(zhuǎn)速的增加，離心力也會增加，有時運轉(zhuǎn)環(huán)境是高溫，在這種高壓高溫的工況下，渦輪機葉片的設(shè)計就格外重要。
對于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，除了必要的動靜平衡要求，有限元仿真方法還可以對葉片的振動和強度進行分析，還可以通過模態(tài)分析來了解葉片的振動與動態(tài)運行特性。
通用有限元軟件WELSIM就提供了模態(tài)分析功能。只需要簡單的設(shè)置，用戶可以方便、快速、準(zhǔn)確的得到結(jié)構(gòu)件的固有頻率和振型。下面我們以渦輪機葉片為例，看看如何對其進行模態(tài)分析。
打開WELSIM軟件后。首先設(shè)置材料屬性。添加一個材料節(jié)點，并命名為myMat，設(shè)定楊氏模量為9.7e7 kg/(mm s2)，泊松比0.3，質(zhì)量密度4.72e-6 kg/mm3。這是一個鈦合金的材料。
設(shè)置分析類型，在FEM項目節(jié)點屬性中，設(shè)置分析類型為模態(tài)（Modal）。
通過導(dǎo)入STEP文件來建立一個轉(zhuǎn)子的模型。并賦予myMat材料屬性。如圖所示：
在網(wǎng)格設(shè)置中，選用高階（Quadratic）單元和高密度（Very Fine）網(wǎng)格。共生成了483,163個節(jié)點，281,050個Tet10單元。
對于沒有約束的三維結(jié)構(gòu)，前6階的固有頻率為零。為了解實際工況下葉片的固有頻率和振型，在葉片與轉(zhuǎn)子連接處添加約束。如圖所示，
點擊求解按鈕。系統(tǒng)默認(rèn)是計算前6階模態(tài)，所以我們添加6個變型結(jié)果節(jié)點，來分別查看振型。
一階振型，固有頻率為2286.3Hz。
二階振型，固有頻率為3201Hz。
三階振型，固有頻率為5206.1Hz。
四階振型，固有頻率為5744Hz。
展開 旋轉(zhuǎn)機械葉片的離心力有限元分析
工業(yè)設(shè)備中有大量的旋轉(zhuǎn)機械，如風(fēng)機，壓縮機，離心機，汽輪機等設(shè)備，由于比較的高的旋轉(zhuǎn)速度，其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力對結(jié)構(gòu)的作用就無法忽略。在對旋轉(zhuǎn)機械來進行有限元分析時，因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的慣性載荷離心力對其本體的靜，動態(tài)特性有著非常的大影響。下面就離心力如何在WELSIM中實現(xiàn)做一個說明。
1. 實物
離心式旋轉(zhuǎn)機械的葉片，這是一個加工打磨好的離心式旋轉(zhuǎn)機械葉片，葉片是焊接在圓盤上的，已經(jīng)打磨完畢。中間的通孔用于轉(zhuǎn)軸的鏈接的。一般用于連接驅(qū)動機構(gòu)，如電機或汽輪機等。
2. 幾何模型
我們在CAD軟件中建立一個類似的結(jié)構(gòu)，并將STEP格式的模型導(dǎo)入WELSIM中，得到如下模型
3. 網(wǎng)格劃分
這里我們使用的是tet10的單元，全自動網(wǎng)格劃分，共生成12546個節(jié)點，6223個四面體單元。
4. 邊界條件與載荷
WELSIM提供了常用的邊界條件，同時也提供了用于體現(xiàn)離心力的角速度體力。
給結(jié)構(gòu)施加轉(zhuǎn)動速度，本質(zhì)上就是施加了離心力，即
F = mrw^2
由該公式可知，我們輸入的轉(zhuǎn)動速度，是公示中的w，該公式中的r是模型中的任意一點到轉(zhuǎn)軸的距離，因此要定義轉(zhuǎn)動速度載荷，必須要確定轉(zhuǎn)軸位置。
這里設(shè)置角速度的大小為100 rad/s，以風(fēng)機軸為中心轉(zhuǎn)軸位置。
固定一下風(fēng)機葉片轉(zhuǎn)軸
5. 結(jié)果及評定
離心旋轉(zhuǎn)葉片的有限元分析結(jié)果如下圖所示。綜合變形的最大值為1.880e-6，可見在目前的轉(zhuǎn)速，材料和設(shè)計下，結(jié)構(gòu)的變形是非常小的。
Von-Mises應(yīng)力分布，最大值為3.140e6，大小也是在鋼材的許用應(yīng)力以內(nèi)的。可以看到應(yīng)力集中位置在葉片與轉(zhuǎn)盤的焊接頭尾部位。
展開 
改良楔形葉片旋轉(zhuǎn)空化器水動力學(xué)特性數(shù)值模擬分析
摘 要:［目的］旋轉(zhuǎn)空化器是通過高速旋轉(zhuǎn)的葉片在水中產(chǎn)生超空泡來滿足不同工程實際應(yīng)用需求，有必要對葉片形狀進行改良設(shè)計以提高其工作性能，探究葉型改良對空化器水動力學(xué)特性的影響。［方法］首先，針對旋轉(zhuǎn)空化器楔形葉片的原始葉型進行改良設(shè)計，建立葉片改型前、后旋轉(zhuǎn)空化器的三維幾何模型；然后，基于 ANSYS Fluent 軟件對原始葉型和改良葉型空化器在不同轉(zhuǎn)速下的自然空化流場開展數(shù)值仿真計算；最后，根據(jù)計算結(jié)果對二者的水動力學(xué)特性進行對比分析。［結(jié)果］結(jié)果顯示，相比原始葉型，改良葉型產(chǎn)生的空泡除存在于葉片出口邊外，還可以存在于副進口邊，這兩部分的空泡會隨著轉(zhuǎn)速的升高而逐漸連接成一個整體，因而改良葉型空化器產(chǎn)生的空泡尺寸更大，產(chǎn)生的自然空化更強；改良葉型在葉根處產(chǎn)生的空化效應(yīng)較強，而原始葉型在葉尖處產(chǎn)生的空化效應(yīng)更強；當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，改良葉型產(chǎn)生的空泡會與旋轉(zhuǎn)空化器裝置的四周壁面接觸，導(dǎo)致空泡尾部形態(tài)沿半徑呈直線型變化。［結(jié)論］所做研究可為旋轉(zhuǎn)空化器的設(shè)計和應(yīng)用提供重要參考。
關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)空化器；水動力學(xué)特性；改良葉型；自然空化；數(shù)值模擬
0 引 言
空化現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于船舶螺旋槳上，由該現(xiàn)象所帶來的噪聲、振動和空蝕破壞等負(fù)面影響對船舶性能提出了巨大挑戰(zhàn)[1]，如何使空化現(xiàn)象穩(wěn)定可控，已成為眾多學(xué)者關(guān)注的問題。根據(jù)伯努利方程，當(dāng)物體在水下以足夠高的速度運動時，其周圍流體的局部壓力會下降，當(dāng)降至飽和蒸汽壓以下后，流體會發(fā)生汽化從而產(chǎn)生空化。隨著物體速度的進一步增大，空化區(qū)域（空泡）將擴大從而形成包裹物體的超空泡[2]。
展開 12/9 案例分析：旋轉(zhuǎn)機械葉片多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計
本案例主要介紹了基于Ansys專門優(yōu)化軟件optiSLang、旋轉(zhuǎn)機械氣動仿真軟件CFX和結(jié)構(gòu)仿真軟件Mechanical對某軸流風(fēng)扇葉片進行參數(shù)化優(yōu)化的過程；優(yōu)化目標(biāo)為在固定轉(zhuǎn)速和背壓條件下，盡可能增大風(fēng)扇流量并保證風(fēng)扇的最大應(yīng)力不超過限定值。通過該案例可掌握在Ansys軟件體系下進行風(fēng)扇葉片設(shè)計、仿真和多學(xué)科優(yōu)化的一般流程和方法。
AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在旋轉(zhuǎn)機械葉片設(shè)計、仿真及優(yōu)化中的應(yīng)用。
本文介紹了使用AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行旋轉(zhuǎn)機械葉片設(shè)計、仿真和優(yōu)化的方法。通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實現(xiàn)了對葉片性能的準(zhǔn)確預(yù)測和優(yōu)化。本文的研究結(jié)果表明，AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠有效地應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械葉片的設(shè)計、仿真和優(yōu)化過程，并可提高葉片的性能和效率。
旋轉(zhuǎn)機械葉片是各種動力設(shè)備的關(guān)鍵部件，如航空發(fā)動機、燃?xì)廨啓C、壓縮機等。這些設(shè)備的性能和效率往往受到旋轉(zhuǎn)機械葉片的設(shè)計和性能的影響。因此，如何提高旋轉(zhuǎn)機械葉片的性能和效率是當(dāng)前研究的熱點問題。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機械葉片設(shè)計方法通常基于經(jīng)驗或試驗，不僅耗費大量時間和資源，而且不能保證設(shè)計的最優(yōu)性。因此，研究人員嘗試?yán)萌斯ぶ悄芗夹g(shù)，特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對旋轉(zhuǎn)機械葉片進行設(shè)計和優(yōu)化。
近年來，國內(nèi)外研究者對旋轉(zhuǎn)機械葉片設(shè)計、仿真和優(yōu)化方法進行了廣泛研究。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機械葉片設(shè)計方法主要基于經(jīng)驗公式和試驗方法，如采用流體力學(xué)、熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等相關(guān)理論進行葉片設(shè)計和優(yōu)化。然而，這些方法往往存在耗時長、成本高、無法保證最優(yōu)性等問題，因此限制了其應(yīng)用范圍。近年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，為旋轉(zhuǎn)機械葉片的設(shè)計和優(yōu)化提供了新的解決方案。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模擬人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能的計算模型，具有自學(xué)習(xí)、自組織和適應(yīng)性等特點。在旋轉(zhuǎn)機械葉片設(shè)計、仿真和優(yōu)化中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用于建立模型，實現(xiàn)對葉片性能的預(yù)測和優(yōu)化。本文采用深度學(xué)習(xí)框架下的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）相結(jié)合的方法，建立了一個多層次、多尺度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，用于旋轉(zhuǎn)機械葉片的設(shè)計、仿真和優(yōu)化。
結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行葉片優(yōu)化設(shè)計主要有以下幾方面內(nèi)容：
1) 應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：當(dāng)模型經(jīng)過足夠的訓(xùn)練和驗證后，可以將其應(yīng)用于新的旋轉(zhuǎn)機械葉片的設(shè)計。
展開 旋轉(zhuǎn)機械：利用STAR CCM+進行渦輪冷卻葉片氣熱耦合計算
目前，先進的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機渦輪燃?xì)膺M口溫度已經(jīng)達到1800~2050K，遠遠超過了材料的可承受溫度，所以必須采用有效的冷卻方式來降低葉片溫度。
本文將演示利用中文版STAR CCM+軟件進行渦輪冷卻葉片氣熱耦合計算的工作過程，計算模型源自STAR CCM Online公眾號的文章：渦輪葉片冷卻。葉片為靜止導(dǎo)葉，內(nèi)部帶有兩彎三通道的冷卻冷卻結(jié)構(gòu)，前緣通道布置了擾流肋，尾緣通道有圓形的擾流柱，冷氣僅從上緣板的排出，冷氣與燃?xì)獠粨交臁Ｓ嬎隳Ｐ蜑榉譃槿齻€域，分別是燃?xì)狻⒗錃夂凸腆w葉片。葉片和燃?xì)庥騼蓚?cè)均為旋轉(zhuǎn)周期面。
1.模型導(dǎo)入
新建模擬—選擇并行—邏輯處理器數(shù)量（16核）—文件—導(dǎo)入—導(dǎo)入面網(wǎng)格文件“blade.dbs/coolflow.dbs /hotflow.dbs”
2.幾何處理
壓印
為創(chuàng)建交界面共節(jié)點網(wǎng)格，必須對不同實體進行壓印操作。操作過程：幾何—操作—新建—布爾運算—壓印—分別壓印“blade/coolflow”和“blade/hot.flow”。
創(chuàng)建周期
計算模型為單個葉片，兩側(cè)為周期性邊界，需在幾何操作中創(chuàng)建周期，以便形成共節(jié)點網(wǎng)格（與壓印類似）。操作過程：按Ctrl多選blade表面中的Per1/Per2，右鍵創(chuàng)建周期。在接觸—周期轉(zhuǎn)換中設(shè)定成旋轉(zhuǎn)，燃?xì)庵芷谟蛟O(shè)置方法相同。
3.區(qū)域及邊界條件
將幾何中的零部件分配給區(qū)域，并自動創(chuàng)建接觸模式界面。
燃?xì)庥?a. 流體入口速度邊界[350, 0, -99]m/s
b. 流體入口溫度邊界：使用表（r）導(dǎo)入溫度場。（首先在工具—表中，將csv文件導(dǎo)入）
c. 流體壓力出口：0 Pa
冷氣域
a.
展開 流體沖擊作用下葉片的開合并繞軸心旋轉(zhuǎn)的運動過程 ￥30
計算結(jié)果文件是付費的，本案例所有設(shè)置都包含在計算文件(case文件)中，適合想要學(xué)習(xí)滑移網(wǎng)格、重疊網(wǎng)格混合使用的同學(xué)下載學(xué)習(xí)。
『分享』大型旋轉(zhuǎn)機械葉片-軸彎扭耦合振動問題的研究
摘 要: 隨著大型旋轉(zhuǎn)機械葉片長度的增加, 葉片彎曲振動與軸扭轉(zhuǎn)振動的耦合程度越來越強。目前人們大
多是將兩者分開來研究, 具有一定的局限性。為了深入研究葉片2軸耦合系統(tǒng)動力特性, 提出了改進阻抗匹配
方法, 這種方法可以分析具有任意多葉片數(shù)目的葉片2軸耦合系統(tǒng)動力特性。應(yīng)用該方法研究了耦合振動對葉
片彎振和軸扭振固有頻率的影響, 得出了一些新結(jié)論。這些結(jié)論可以直接應(yīng)用于機組的設(shè)計和故障診斷
大型旋轉(zhuǎn)機械葉片-軸彎扭耦合振動問題的研究.PDF
ANSYS workbench 葉片靜力學(xué)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)葉片三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析的邊界條件的施加
4、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 葉片靜力學(xué)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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ANSYS workbench 飛機葉片模態(tài)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)飛機葉片三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)模態(tài)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)模態(tài)分析的邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 飛機葉片模態(tài)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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ANSYS workbench 葉片模態(tài)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)葉片三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)模態(tài)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)模態(tài)分析的邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 葉片模態(tài)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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Ansys案例研究 | 無人機葉片靜態(tài)分析
在本例中，我們將研究無人機葉片在壓力載荷下的結(jié)構(gòu)完整性。
目標(biāo)
觀察無人機葉片在壓力載荷下的變形和應(yīng)力。
步驟
1. 打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建一個"靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析"系統(tǒng)。
2. 定義材料屬性。從本示例提供的 .xml 文件中導(dǎo)入聚碳酸酯的屬性，此處使用該材料僅用于演示目的，但應(yīng)使用適當(dāng)?shù)牟牧蠈傩浴?3. 導(dǎo)入模型，其外觀將如圖 1 所示。
圖 1. 典型的無人機葉片
4. 將材料分配給幾何體。
5. 在葉片中心施加固定約束，如圖 2 所示。
圖 2. 固定約束
6. 施加 0.01MPa 的壓力，如圖 3 所示。
圖 3. 壓力載荷
7. 使用 5mm 的單元尺寸對模型進行網(wǎng)格劃分，然后求解分析。變形和應(yīng)力云圖如圖 4 所示。
圖 4：總變形和應(yīng)力云圖
總結(jié)
本示例展示了無人機葉片在壓力載荷下產(chǎn)生的變形和應(yīng)力，可以將其與材料的許用值進行校核，以判斷葉片是否能承受該載荷。
【點擊下方查看案例視頻】
展開 4/26 Ansys電子散熱風(fēng)扇葉片優(yōu)化
時間
2022年4月26日（周二）16:00-17:00
費用
免費
講師簡介
周小俠|Ansys
Ansys中國CPS團隊高級應(yīng)用工程師。負(fù)責(zé)芯片封裝系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品的支持和研究工作。本碩就讀于電子科技大學(xué)電磁場專業(yè)。先后就職于長虹、CST China，摩托羅拉和思科，分別從事雷達天線設(shè)計、電磁場仿真軟件支持、基站PA設(shè)計和交換機EMC仿真工作。
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/ywUPKq4G?source=jishulink
