氣動性能優(yōu)化
關(guān)注創(chuàng)建者：學(xué)習(xí)小助手 創(chuàng)建時間：2023-07-07
氣動性能優(yōu)化的視頻教程
葉輪機械CFD參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計范例教程
葉輪機械參數(shù)化優(yōu)化示例 對某軸流風(fēng)機的氣動性能進行優(yōu)化 為了方便對葉片進行調(diào)整，建立葉輪的全參數(shù)化模型，并將葉片分為六個控制截面來調(diào)整參數(shù)變化。之后設(shè)定參數(shù)變化規(guī)律或給定算法，在優(yōu)化軟件中會自動生成不同模型并啟動CFD軟件進行仿真計算。
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isight集成catia_icem_fluent_仿真進行氣動優(yōu)化（基于Kriging代理模型）
catia參數(shù)化建模與二次開發(fā)； ICEM網(wǎng)格劃分方法設(shè)置（非結(jié)構(gòu)+邊界層）、rpl文件錄制； Fluent的TUI語言教學(xué)，計算工況的建立； 基于Kriging代理模型的多島遺傳算法用于氣動優(yōu)化工作：初始樣本點選擇、代理模型搭建、多島遺傳算法設(shè)置等； isight集成catia+icem+fluent用于氣動優(yōu)化工作。
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在Isight平臺上進行的基于MATLAB和AVL的無人機氣動布局參數(shù)優(yōu)化設(shè)計
3、優(yōu)化結(jié)果的解讀和注意事項。
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氣動性能優(yōu)化的實例教程
軸流式風(fēng)機通常用在流量要求較高而壓力要求較低的場合，由此軸流風(fēng)機的氣動性能成為評判其性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。
本文即將展示的是某軸流風(fēng)機的氣動性能優(yōu)化的全流程介紹。通過對軸流風(fēng)機的葉片和風(fēng)道進行調(diào)整優(yōu)化以提高其流量與效率。
01
優(yōu)化前準(zhǔn)備工作：
為了方便對葉片進行調(diào)整，建立葉輪的全參數(shù)化模型，并將葉片分為六個控制截面來調(diào)整參數(shù)變化。之后設(shè)定參數(shù)變化規(guī)律或給定算法，在優(yōu)化軟件中會自動生成不同模型并啟動CFD軟件進行仿真計算。
021
優(yōu)化目標(biāo)：PQ性能與效率
模型優(yōu)化過程中，主要分為風(fēng)道及葉片的調(diào)整，調(diào)整內(nèi)容如下：
031
優(yōu)化過程：
首先我們在軟件當(dāng)中建立全參數(shù)化的模型，然后優(yōu)化軟件設(shè)置中的參數(shù)以及參數(shù)變化范圍，接下來與CFD軟件進行耦合，最后進行全自動的性能優(yōu)化。其中對于優(yōu)化參數(shù)部分，主要是對扇葉進行優(yōu)化：有葉片的翼形、弦長、三個方向的角度以及葉片數(shù)量，除此之外本次對風(fēng)道也進行了一定程度的優(yōu)化。
展開 摘要：以某新能源汽車的7葉片的冷卻風(fēng)扇為研究模型，通過STAR CCM+軟件中Realizable k-ε湍流模型對其進行定常三維數(shù)值計算.首先進行了網(wǎng)格數(shù)量的無關(guān)性驗證；然后通過試驗驗證了數(shù)值計算模型的準(zhǔn)確性，并對冷卻風(fēng)扇內(nèi)部流場壓力與速度分布進行了分析；最后分析了葉片個數(shù)參數(shù)對冷卻風(fēng)扇氣動性能的影響.結(jié)果表明：相同轉(zhuǎn)速的工況下，當(dāng)冷卻風(fēng)扇靜壓相同時，隨著葉片個數(shù)增多，其產(chǎn)生的流量越大.在冷卻風(fēng)扇的靜壓效率方面，在風(fēng)扇靜壓170-200 Pa左右時，9葉片風(fēng)扇靜壓效率最高.在其他靜壓區(qū)間，當(dāng)葉片數(shù)為7、8時，風(fēng)扇靜壓效率要高于9葉片風(fēng)扇.研究可以為新能源汽車?yán)鋮s風(fēng)扇氣動性能優(yōu)化提供依據(jù).
近些年新能源汽車在中國發(fā)展迅速，新能源汽車的電子冷卻風(fēng)扇是整車熱管理重要組成部分，電子冷卻風(fēng)扇的設(shè)計要滿足電驅(qū)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)的冷卻需求；同時，電子冷卻風(fēng)扇也會對新能源汽車的NVH性能影響很大.因此，設(shè)計出冷卻性能好與低噪音的電子冷卻風(fēng)扇是至關(guān)重要的.CFD仿真分析技術(shù)的出現(xiàn)可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，同時降低開發(fā)成本，更可以從機理上研究冷卻風(fēng)扇的流動細節(jié)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到冷卻風(fēng)扇的開發(fā)中.當(dāng)前對冷卻風(fēng)扇的研究主要集中在輪轂比、葉片個數(shù)、葉頂間隙、葉片安裝角與葉片形狀等方面對冷卻風(fēng)扇性能的影響.
展開 在CAESES中使用DAKOTA全局優(yōu)化算法，進行透平葉片氣動性能優(yōu)化。
透平葉片的表面曲率對亞音速機翼的壓力分布有重大影響，因此CAESES中創(chuàng)建了獨特的曲率識別功能，并將其作為約束，從而在保證參數(shù)變化靈活性的同時，保持曲率分布合理過渡。下圖顯示了擬合后葉片型線輪廓的曲率分布，其中位置0表示壓力面的尾緣，位置1表示吸力面的尾緣。
*葉型表面單調(diào)曲率分布
通過曲率分布的導(dǎo)數(shù)能夠評估曲率的單調(diào)性，將曲率分析劃分為不同的區(qū)域，并設(shè)置約束條件來判斷這些區(qū)域的單調(diào)性，下圖顯示了違反曲率約束的示例（以紅色顯示）。CAESES中能夠采用光順程序進行曲線曲率分布的自動光順（僅適用于B樣條曲線）。
軸流透平葉片的空氣動力學(xué)優(yōu)化
透平葉片優(yōu)化是為了最大程度地減少葉片氣動損失。在CAESES軟件中調(diào)整曲線控制點和CST變換參數(shù)，并且將曲率單調(diào)性作為約束，采用DAKOTA的優(yōu)化方法進行葉片氣動性能優(yōu)化。將透平葉片損失系數(shù)Y2-norm定義為相對于原始葉片損失系數(shù)的歸一化相對值，即每一個新葉片模型損失除以原始葉片模型損失的比值。
B樣條方法中，每個控制點的參數(shù)變化都在與基準(zhǔn)值相差0.05毫米范圍內(nèi)。此方法不同方案的相對葉片損失如下圖所示。其中最小相對葉片損失為Y2-norm= 0.85，這意味著與初始葉片模型相比，損失減少了15％。
*B樣條優(yōu)化的相對葉片損失
對于CST方法，幾何形狀的變化分布在整個葉片表面上，參數(shù)變化范圍超過70％.不同方案的相對葉片損失如下圖所示，優(yōu)化后最小相對葉片損失為0.83，表明該設(shè)計葉片損失相較于原始模型減少了17％.與B樣條方法，CST方法的變形覆蓋了更多的設(shè)計空間。
展開 STAR-CCM+計算二維翼型氣動性能
一
算例背景
機翼理論主要研究翼型在流體中運動時的力學(xué)特性。在工程領(lǐng)域中，機翼以升力面、控制面、葉片或槳葉等形式出現(xiàn)。艦船上的舵、水翼、減搖鰭等都是機翼，螺旋槳、汽輪機葉片和壓縮機葉片也都是利用機翼原理工作的，而在研究船舶操縱性時，甚至還可把船體的水下部分看作一個巨大的機翼。
隨著航空科學(xué)的發(fā)展，世界各主要航空發(fā)達的國家建立了各種翼型系列。美國有NACA系列，德國有DVL系列，英國有RAF系列，蘇聯(lián)有ЦΑΓИ系列等。這些翼型的資料包括幾何特性和氣動特性，可供氣動設(shè)計人員選取合適的翼型。
展開 3
計算方法、測壓孔布置方案和插值方法
1) 計算方法
如圖1所示，取襟翼展向上任一橫截面，則該橫截面所受展向單位氣動載荷包括阻力FX、升力FY和鉸鏈軸力矩M。其中，F(xiàn)X和FY可通過式（1）轉(zhuǎn)化為沿弦向（x方向）的分力即弦向力Fx和垂直于弦向力（y方向）的垂向力Fy。
圖1 襟翼展向某橫截面所受氣動載荷示意圖
由于對低速流體氣動力問題已有較成熟的CFD技術(shù)，因此本文認(rèn)為CFD計算結(jié)果能夠很好地反映低速風(fēng)洞試驗測壓數(shù)據(jù)，并假定測壓孔對襟翼氣動性能的影響可以忽略不計。首先基于CFD數(shù)據(jù)，將壓力在襟翼橫截面邊界所圍成的封閉曲線上進行第二類曲線積分，得到單位展長襟翼所受垂向力和鉸鏈軸力矩作為參考值；然后在襟翼橫截面邊界所圍成的封閉曲線上從前緣點開始順時針取測壓孔位置并插值得到這些點對應(yīng)的壓力值作為測壓孔測得壓力數(shù)據(jù)，將測壓孔數(shù)據(jù)重新在封閉曲線上插值并進行第二類曲線積分得到單位展長襟翼所受垂向力和鉸鏈軸力矩測量值；最后通過相對誤差來考察該測壓孔布置方案的測量準(zhǔn)確度。
2) 襟翼壓力分布規(guī)律
圖2和圖3比較了不同迎角和不同橫截面的襟翼壓力沿弦向分布的規(guī)律。
展開 
氣動性能優(yōu)化的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
氣動性能優(yōu)化的最新內(nèi)容
在顯示屏全貼合制造過程中，Mura（顯示不均）是一個常見的外觀不良現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為在低灰階畫面下，屏幕出現(xiàn)局部亮暗不均、色斑或條紋，嚴(yán)重影響視覺體驗與產(chǎn)品質(zhì)感。本文將從Mura的成因出發(fā)，探討其與OCA（光學(xué)膠）力學(xué)性能之間的關(guān)系，并提出基于材料力學(xué)測試的改善思路。
Mura的成因與
應(yīng)力來源
01
PART
簡介
激光擴束準(zhǔn)直系統(tǒng)是激光傳輸、激光加工、激光雷達及天文觀測等領(lǐng)域的核心光學(xué)組件，可按指定倍率擴大光束直徑、壓縮發(fā)散角，保障長距離傳輸時的高平行度與高能量密度。本案例依托 OAS 光學(xué)軟件，完成激光擴束準(zhǔn)直系統(tǒng)的全流程建模、仿真、優(yōu)化與性能驗證，精準(zhǔn)量化光束傳播特性、像差水平與準(zhǔn)直性能，為工程化設(shè)計提供可靠數(shù)據(jù)支撐與優(yōu)化方向。
案例設(shè)置與操作
模型構(gòu)建
采用 OAS 軟件序列光線追跡模式
基于全面提升后的旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)計、仿真和優(yōu)化解決方案，用戶可更加方便、快捷的應(yīng)對各類旋轉(zhuǎn)葉片氣動性能及噪聲的優(yōu)化挑戰(zhàn)。
<div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-center">
<img class="ztext-gif" width="640" role="presentation" src="https://pic1.zhimg.com/v2-4535bc19aaf1c155e5894f226a8af668_b.webp" data-thumbnail
<p>國內(nèi)大排量街車與高功率電摩的興起，使得消費者們越來越注重車輛的駕乘體驗與操穩(wěn)性能，如何仿真及優(yōu)化摩托車成為了主機廠日益關(guān)注的問題。</p><p>在本次網(wǎng)絡(luò)研討會中，VI-grade的工程師將解讀如何使用VI-grade的工具鏈去優(yōu)化摩托車性能，涵蓋摩托車的操縱性，穩(wěn)定性，舒適性，死亡搖擺，零部件強度及電控算法。</p><p><br></p><p><strong>??直播內(nèi)容與亮點</strong
在當(dāng)今快速發(fā)展的電子和通信行業(yè)，精確的電磁仿真已成為產(chǎn)品設(shè)計與優(yōu)化的核心環(huán)節(jié)。無論是5G天線、汽車?yán)走_還是航空航天系統(tǒng)，工程師們都需要可靠的工具來預(yù)測和優(yōu)化電磁性能。Altair Feko 正是為此而生的行業(yè)領(lǐng)先解決方案，它通過全面的電磁場仿真與優(yōu)化功能，幫助企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)階段節(jié)省成本、縮短周期并提升性能。
Altair Feko的核心優(yōu)勢
1. 全面的求解器技術(shù)
<p><br></p><p class="ql-align-center"><img class="ztext-gif" width="640" role="presentation" src="https://pic1.zhimg.com/v2-4535bc19aaf1c155e5894f226a8af668_b.webp" data-thumbnail="https://pic1.zhimg.com
“
通過將 HyperMesh 整合到我們的設(shè)計流程中，我們不僅將空間車架重量減輕了 20%，還超越了剛度與安全基準(zhǔn)。這套精簡高效的工作流程不僅為我們節(jié)省了時間與成本，更助力我們始終處于賽車工程領(lǐng)域的創(chuàng)新前沿。
—— STARD（斯托爾集團旗下）首席技術(shù)官
Philipp Thonet
”
關(guān)于客戶
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在產(chǎn)品研發(fā)的工程化流程中，聲學(xué)性能已成為衡量高端裝備與消費產(chǎn)品核心競爭力的關(guān)鍵指標(biāo) —— 汽車 NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）性能直接影響駕乘體驗評級，航空航天設(shè)備的聲學(xué)輻射需滿足嚴(yán)苛的國際空域噪聲標(biāo)準(zhǔn)，消費電子的聲學(xué)適配則決定用戶交互質(zhì)感。在此背景下，MSC Actran 作為一款基于有限元 / 邊界元法的專業(yè)聲學(xué)仿真平臺，憑借其高精度計算內(nèi)核與多物理場耦合能力，成為多行業(yè)解決聲學(xué)設(shè)計難題的核心工具
