ansys風(fēng)機(jī)葉片仿真的案例
【流固耦合數(shù)值仿真算例】風(fēng)機(jī)葉片流固耦合數(shù)值仿真
風(fēng)機(jī) 是一種利用輸入的機(jī)械能來(lái)增加氣壓，并將氣體排出的機(jī)械。在中國(guó)，風(fēng)機(jī)是對(duì) 氣體壓縮和氣體輸送機(jī)械 的習(xí)慣簡(jiǎn)稱(chēng)，一般指的是 通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)力發(fā)電機(jī) 。風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車(chē)輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻，鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送， 風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn) 等。 為了更好地了解風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，提高風(fēng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)水平與使用效能，可通過(guò)自建高性能并行集群仿真平臺(tái)， 利用OpenFOAM開(kāi)源軟件進(jìn)行計(jì)算， 考慮流固耦合方式對(duì)風(fēng)機(jī)葉片上的氣動(dòng)載荷進(jìn)行分析。 下圖為數(shù)值模擬結(jié)果。
風(fēng)機(jī)在計(jì)算域中的示意圖
風(fēng)機(jī)在計(jì)算域中的示意圖
風(fēng)機(jī)在簡(jiǎn)化氣動(dòng)力下轉(zhuǎn)動(dòng)效果
流固耦合條件下模擬，可以考慮風(fēng)機(jī)塔架、機(jī)艙的振動(dòng)響應(yīng)。
在此種模擬方法下，可以輸出風(fēng)場(chǎng)縱剖面速度云圖，考慮風(fēng)機(jī)的尾流效應(yīng)。
單風(fēng)機(jī)尾渦效果展示
雙風(fēng)機(jī)尾渦效果展示
葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的部件，其良好的設(shè)計(jì)，可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行的決定因素。考慮流固耦合方式對(duì)風(fēng)機(jī)葉片上的氣動(dòng)載荷進(jìn)行分析，可以為風(fēng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)提供一個(gè)較為全面的建議及分析方法。
展開(kāi) 基于ANSYS的風(fēng)機(jī)復(fù)合材料葉片建模分析模態(tài)分析 ￥20
基于ANSYS的風(fēng)機(jī)復(fù)合材料葉片建模分析模態(tài)分析
首先需要葉片的截面輪廓
本文原始數(shù)據(jù)將風(fēng)機(jī)葉片三維模型獲取了90多個(gè)截面輪廓，最后根據(jù)實(shí)際需要，利用C#軟件編程，獲取了其中32個(gè)風(fēng)機(jī)復(fù)合材料葉片輪廓點(diǎn)。然后再利用ansys的spline功能連線，spline連點(diǎn)有上線，葉片中間還有加復(fù)合材料的加強(qiáng)筋，所以建模時(shí)需要考慮清楚連點(diǎn)的個(gè)數(shù)。
再利用askin功能，兩條線之間連成面。
再由線形成面。
利用shell281單元，設(shè)置保存每層的值。
新建復(fù)合材料屬性，各向異性。
自由網(wǎng)格劃分，約束，求解前十階模態(tài)，
第1階模態(tài)振動(dòng)
展開(kāi) Ansys葉片顫振仿真分析流程
案例概述
? 顫振分析對(duì)于確定壓氣機(jī)/渦輪葉片安全工作范圍意義重大，Ansys Fluent 2022R1已具備葉片顫振(Blade Flutter)仿真功能
? 本案例以Rotor67壓氣機(jī)葉片為例，介紹了基于Fluent進(jìn)行葉片顫振分析的基本流程，包括：幾何前處理、網(wǎng)格劃分、計(jì)算設(shè)置、求解及后處理
? 模態(tài)結(jié)果文件由Ansys Mechanical計(jì)算得到，具體可參考流體大本營(yíng)葉片顫振相關(guān)仿真資料，本案例不做具體解釋
? 本案例僅作為仿真流程演示說(shuō)明案例，未與相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)
考慮氣彈問(wèn)題時(shí)壓氣機(jī)氣動(dòng)特性線安全裕度范圍
幾何前處理
本案例以NASA Rotor67跨音壓氣機(jī)葉片為例
‐整周葉片數(shù)22
‐設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速16043RPM
‐設(shè)計(jì)流量34.07kg/s，單葉片通道流量約1.54kg/s
‐模態(tài)Mode取1階彎曲模態(tài)輸出結(jié)果
‐節(jié)徑Nodal Diameter取0
NASA Rotor67 跨音壓氣機(jī)葉片
具體步驟
-將單通道葉片流體域幾何導(dǎo)入SCDM
-依次為進(jìn)口、出口、輪轂、機(jī)匣和旋轉(zhuǎn)周期交界面進(jìn)行命名，相關(guān)命名方式同一般葉輪機(jī)仿真規(guī)則
-該模型未設(shè)置葉尖間隙，如葉片帶有葉尖間隙則需對(duì)葉尖面進(jìn)行單獨(dú)命名方便后續(xù)網(wǎng)格加密
-基于TurboGrid生成的帶有葉尖間隙的網(wǎng)格暫時(shí)不支持在Fluent中進(jìn)行
Rotor67葉片單通道流體域幾何
Fluent Meshing網(wǎng)格劃分
? 在Workbench中將Geometry拖曳到Fluent模塊的Mesh單元
? 雙擊Mesh打開(kāi)Fluent Meshing網(wǎng)格劃分界面
‐導(dǎo)入幾何
‐葉片局部網(wǎng)格加密
‐生成面網(wǎng)格
‐設(shè)置進(jìn)出口邊界條件，設(shè)置周期對(duì)稱(chēng)邊界面網(wǎng)格
‐定義流體域
‐設(shè)置邊界層網(wǎng)格
‐生成體網(wǎng)格(網(wǎng)格總數(shù)約80萬(wàn))
展開(kāi) ANSYS干貨視頻 | 風(fēng)機(jī)類(lèi)產(chǎn)品流體仿真的解決方案
視頻介紹
風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和選型，通常涉及到諸多的因素，如風(fēng)量、風(fēng)壓、噪聲、葉片強(qiáng)度、電機(jī)選型等都需要綜合考慮，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需求。對(duì)于葉片葉型設(shè)計(jì)的工程人員而言，葉片的形狀顯得至為重要。
對(duì)于熱及流體設(shè)計(jì)人員而言，合適的風(fēng)扇型號(hào)才是其所關(guān)心的。針對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品，可通過(guò)仿真的手段考慮其各項(xiàng)性能，從而縮短研發(fā)周期，提高產(chǎn)品可靠性。
視頻內(nèi)容
●ANSYS——融合結(jié)構(gòu)、流體、電磁分析于一體的仿真分析軟件，處理旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)品的各類(lèi)仿真分析；
● 流體模塊——全面處理葉片葉型設(shè)計(jì)、流量、壓降、噪聲、效率等問(wèn)題；
● 結(jié)構(gòu)模塊——處理葉片強(qiáng)度、顫振、扭曲等雙向流固耦合問(wèn)題。
● 總結(jié)與答疑。
展開(kāi) 
