ansys葉片泵分析的案例
渦輪分子泵葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析
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文章描述了在渦輪分子泵（以本公司研發(fā)的FF250-?250/1600型復(fù)合分子泵為例）的設(shè)計中，以關(guān)重件之一（渦輪轉(zhuǎn)片）為例，巧妙借助PRO/E、PRO/MECHANICA軟件對其進行3D結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析，很大程度上縮短了研發(fā)周期，提高了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性，真正實現(xiàn)了“短周期性、高可靠性”的設(shè)計理念。
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1、葉片的設(shè)計及結(jié)構(gòu)分析
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葉片的3D?結(jié)構(gòu)設(shè)計
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在PRO/E環(huán)境下建立葉片的3D?設(shè)計模型，該葉片參數(shù)：葉片厚度7mm、葉片孔徑74mm、葉齒頂徑257mm、葉齒根徑134mm、葉齒傾角40°、葉齒厚度2.5mm、齒數(shù)38齒、凸緣厚度12mm、凸緣外徑109mm、連接孔6-Φ8.4?均布。
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2、結(jié)束語
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應(yīng)用無縫集成軟件PRO/E與PRO/MECHANICA對機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計及有限元分析，會大大縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，同時，結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)為產(chǎn)品的設(shè)計提供了強有力的技術(shù)支撐，使產(chǎn)品的設(shè)計更可靠，更準(zhǔn)確。一般地，將理論分析數(shù)據(jù)（如應(yīng)力、位移數(shù)據(jù)）乘以一個安全因子S（經(jīng)驗值）即可作為產(chǎn)品實際相應(yīng)數(shù)據(jù)，S取1.1~1.2。本文提供的渦輪分子泵葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析，就是應(yīng)用PRO/E與PRO/MECHANICA設(shè)計的一個成功案例。
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展開 軸承剛度對雙葉片環(huán)保泵轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的影響分析
摘 要：為了研究軸承剛度對雙葉片環(huán)保泵轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的影響，基于流固耦合理論，采用ANSYS-CFX和ANSYS-Workbench，對4種軸承剛度方案下的環(huán)保泵固有頻率、模態(tài)振型、臨界轉(zhuǎn)速及諧響應(yīng)進行了求解和對比分析。計算結(jié)果表明：模態(tài)振型在不同支承剛度下表現(xiàn)為同相振型，以水平擺動為主。當(dāng)軸承剛度從2.6×105N/mm增加到2.6×106N/mm時，轉(zhuǎn)子固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速均明顯增加，而當(dāng)軸承剛度從2.6×106N/mm增加到2.6×108N/mm時，固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速增速變緩。轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速均小于4種軸承剛度下轉(zhuǎn)子的前3階臨界轉(zhuǎn)速，不會發(fā)生共振。諧響應(yīng)振幅隨支承剛度增大而降低，支承剛度為2.6×105N/mm時振幅最大，X、Y、Z方向分別為0.44、0.32、0.16mm。不同支承剛度在X方向上最大振幅均分別為0.44、0.28、0.24、0.19mm,降低幅度分別為36.4%、14.3%、20.83%。研究結(jié)果可為類似泵的軸承選型以及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化等提供參考。
關(guān)鍵詞：雙葉片環(huán)保泵；數(shù)值模擬；流固耦合；模態(tài)分析；臨界轉(zhuǎn)速
0 引言
雙葉片環(huán)保泵效率高、抗堵塞能力強，是一種新型的高效無堵塞泵，廣泛應(yīng)用于環(huán)保、污水處理、造紙等行業(yè)，尤其適用于抽送污水、泥漿、灰渣等含纖維狀懸浮物、固體懸浮物介質(zhì)[1-5]。目前，國外美國、日本、瑞典等國家的無堵塞泵處于世界領(lǐng)先水平，已經(jīng)形成了較為成熟的系列產(chǎn)品，但國內(nèi)無堵塞環(huán)保泵等特種產(chǎn)品的相關(guān)理論研究還不夠成熟，尚未形成規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品可靠性還需進一步提高[6]。水泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動問題一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點問題，已有相關(guān)文獻[7-18]對多級離心泵、帶分流葉片水泵水輪機、蝸殼式混流泵、多級沖壓泵等諸多類型的轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性進行了研究分析，但較少涉及到雙葉片環(huán)保泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動問題。
展開 基于ANSYS的風(fēng)機復(fù)合材料葉片建模分析模態(tài)分析 ￥20
基于ANSYS的風(fēng)機復(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)機葉片三維模型獲取了90多個截面輪廓，最后根據(jù)實際需要，利用C#軟件編程，獲取了其中32個風(fēng)機復(fù)合材料葉片輪廓點。然后再利用ansys的spline功能連線，spline連點有上線，葉片中間還有加復(fù)合材料的加強筋，所以建模時需要考慮清楚連點的個數(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
展開 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.
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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 Ansys葉片顫振仿真分析流程
案例概述
? 顫振分析對于確定壓氣機/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壓氣機葉片為例，介紹了基于Fluent進行葉片顫振分析的基本流程，包括：幾何前處理、網(wǎng)格劃分、計算設(shè)置、求解及后處理
? 模態(tài)結(jié)果文件由Ansys Mechanical計算得到，具體可參考流體大本營葉片顫振相關(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明案例，未與相關(guān)試驗數(shù)據(jù)進行比對
考慮氣彈問題時壓氣機氣動特性線安全裕度范圍
幾何前處理
本案例以NASA Rotor67跨音壓氣機葉片為例
‐整周葉片數(shù)22
‐設(shè)計轉(zhuǎn)速16043RPM
‐設(shè)計流量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
-依次為進口、出口、輪轂、機匣和旋轉(zhuǎn)周期交界面進行命名，相關(guān)命名方式同一般葉輪機仿真規(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葉尖面進行單獨命名方便后續(xù)網(wǎng)格加密
-基于TurboGrid生成的帶有葉尖間隙的網(wǎng)格暫時不支持在Fluent中進行
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)置進出口邊界條件，設(shè)置周期對稱邊界面網(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)
展開 ANSYS workbench 葉片基于模態(tài)的瞬態(tài)動力學(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
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)葉片的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)基于模態(tài)的瞬態(tài)動力學(xué)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)基于模態(tài)的瞬態(tài)動力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 葉片瞬態(tài)動力學(xué)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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ANSYS CFX 帶蝸殼離心泵性能仿真分析
一、模型說明
本案例基于ANSYS 2019R3 Workbench平臺，通過BladeGen軟件對離心泵葉輪水體進行建模，導(dǎo)入TurboGrid自動完成高質(zhì)量六面體網(wǎng)格劃分；蝸殼水體通過ANSYS Meshing自動劃分非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格；
拖拽CFX模塊，連接B2單元和C2單元，導(dǎo)入離心泵葉輪網(wǎng)格模型；連接D3單元和C2單元，右鍵更新D3單元，完成蝸殼和葉輪網(wǎng)格模型裝配；
雙擊C2單元啟動CFX-Pre，右鍵單擊葉輪模型通過“Transform Mesh”生成完整葉輪模型；
二、分析設(shè)置
定義計算域
右鍵單擊蝸殼模型插入靜止流體域命名“Volute”，鼠標(biāo)點擊“Location”黃色區(qū)域，在圖形區(qū)域左鍵選擇蝸殼水體，并完成計算域設(shè)置；
選擇“Default Domain”右鍵重命名為“Impeller”，雙擊進行轉(zhuǎn)動域設(shè)置界面，定義材料-Water，相對壓力-0atm，轉(zhuǎn)速-1450RPM，以及轉(zhuǎn)軸-Z軸；關(guān)閉傳熱模型，設(shè)置湍流模型為SST（Shear Stress Transport）；
定義邊界條件
選擇“Impeller domain”右鍵插入入口邊界命名“Impeller Inlet”位置選擇“Entire INBlock INFLOW”；
設(shè)置入口相對壓力1bar；
選擇“Volute domain”右鍵插入出口邊界，設(shè)置出口邊界質(zhì)量流率77.5kg/s；
選擇“Impeller domain”右鍵插入“旋轉(zhuǎn)-Rotaing”、“無滑移-No Slip wall”的hub wall、shroud wall 以及blade wall邊界；
選擇Interfaces右鍵插入Interface 邊界命名“domain Interface
展開 轉(zhuǎn)載，基于ANSYS Workbench葉輪葉片流固耦合分析
看到覺得不錯，雖然不是很會ANSYS，不過樂意分享
以離心泵葉輪為研究對象，設(shè)定不同的兩種工況（120/160L/s），基于Navier-Stokes方程和SST k-？棕湍流模型，構(gòu)建兩者的內(nèi)流場模型，次而根據(jù)其受力建立葉輪葉片的靜力平衡方程，設(shè)置邊界條件，施加載荷，最后求解得出結(jié)果。在流場的數(shù)值模擬中，由于考慮到離心力及流場對葉片的表面壓力的影響，將內(nèi)流場網(wǎng)格連接CFX模組進行流場模擬。在結(jié)構(gòu)場中，導(dǎo)入CFX計算得出的水壓力數(shù)值，最后求解得到葉片在兩個工況下的應(yīng)力應(yīng)變情況。分析結(jié)果表明，葉輪葉片都能在兩種工況下正常的運行。
2 結(jié)構(gòu)場計算
2.1 載荷施加
載荷中涉及的葉片水壓力無法在Mechanical中單獨施加，采用的是CFX-Post的計算數(shù)據(jù)連接Static Structure模組，施加水壓力，除此之外，還涉及位移約束和離心力。離心載荷是通過插入Inertial選項中的Rotational Velocity，選擇的葉輪轉(zhuǎn)速給定為153.93rad/s。位移約束通過插入Inertial選項中的Cylindrical Support，旋轉(zhuǎn)軸段的兩個柱面。
2.2 求解結(jié)果
圖5中是反映的兩種工況下葉片的應(yīng)力應(yīng)變云圖。工況1（Q=120L/Min）葉片，最小應(yīng)變位移為6.0198×10-5m，最大應(yīng)變位移為1.4991×10-3m；工況2（Q=160L/Min）葉片，最小應(yīng)變位移為8.4329×10-5m，最大應(yīng)變位移為1.8137×10-3m。
選擇任意葉片的兩條上緣線，單獨選取每個工況的吸力面、壓力面的兩天緣線進行對比，觀察隨著流量的增加，等效應(yīng)力的變化趨勢。
展開 
ANSYS WORKBENCH 結(jié)構(gòu)分析實例——機油泵
ANSYS WORKBENCH 結(jié)構(gòu)分析實例——機油泵
描述：幾何模型
圖片：
描述：應(yīng)力
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圖片：
圖片：
用ANSYS WORKBENCH 10.0做的
