擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-11-16
擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)仿真的視頻教程
基于CFX的氣泡在矩形柱中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)仿真分析計(jì)算
基于CFX的氣泡在矩形柱中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)仿真分析計(jì)算
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機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析
第一節(jié)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真簡(jiǎn)介； 第二節(jié)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真前處理； 第三節(jié)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真求解設(shè)置； 第四節(jié)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真后處理。
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擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)例教程
<p>本案例模擬了一海灘表面上的潮汐力作用下飽和滲流運(yùn)動(dòng)以及鹽分的遷移擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，模型如圖1所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/b18f177f79114a919fe6083a5e71b5da.png" alt="m2.png"></p><p class="ql-align-center">圖1</p><p>鹽分場(chǎng)的濃度擴(kuò)散分布結(jié)果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/54bf832538954207947a77895b23c394.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center">圖2</p><p>鹽濃度動(dòng)態(tài)分布結(jié)果如圖3所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/eb01daf4f5c5494dabe39cd2e8ba6d3a.gif" alt="鹽分輸送.gif"></p><p class="ql-align-center">圖3</p><p>滲流場(chǎng)速度流線變化如圖4所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/54476f02153a47ed9fdffa05fbcbaf77.gif" alt="流線.gif"></p><p class="ql-align-center">圖4</p><p>感興趣的朋友，如想詳細(xì)了解仿真過程，可下載模型源文件進(jìn)行查看，歡迎進(jìn)行交流！</p><p><br></p><p><br></p>
展開 污染物擴(kuò)散預(yù)測(cè)預(yù)警
CFD（Computational Fluid Dynamics，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）是一種通過數(shù)值計(jì)算方法模擬流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)等物理過程的工程技術(shù)。在污染物擴(kuò)散的仿真中，通常會(huì)利用CFD方法模擬空氣或水中的流動(dòng)，同時(shí)考慮污染物的排放、擴(kuò)散、沉降等過程。通過CFD仿真，可以得到污染物在空間和時(shí)間上的分布情況，從而為預(yù)測(cè)預(yù)警提供數(shù)據(jù)支撐。這包括污染物的濃度分布、擴(kuò)散范圍、傳輸路徑等方面的信息，這些信息對(duì)于預(yù)測(cè)預(yù)警是非常重要的。
例如，在空氣污染物的擴(kuò)散模擬中，通過CFD仿真得到不同高度和距離的污染物濃度分布。這可以幫助預(yù)測(cè)不同區(qū)域的空氣質(zhì)量，從而為決策者提供數(shù)據(jù)支撐，制定合理的污染控制措施；在水質(zhì)預(yù)報(bào)中，可以模擬水體中的流動(dòng)和污染物傳輸。通過模擬結(jié)果，預(yù)測(cè)未來水質(zhì)的變化趨勢(shì)，為水資源的保護(hù)和管理提供數(shù)據(jù)支持。
具體步驟
1.建立模型：使用適合河流污染物擴(kuò)散的模型，例如對(duì)流-擴(kuò)散模型或水動(dòng)力-水質(zhì)模型等。這些模型會(huì)考慮河流中的水流、污染物擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)等物理和化學(xué)過程。
2.輸入?yún)?shù)：根據(jù)實(shí)際情況，確定模型所需的參數(shù)，例如河流的水流速度、流量、污染物排放量、初始濃度等。
3.數(shù)值模擬：利用計(jì)算機(jī)程序?qū)δＰ瓦M(jìn)行數(shù)值求解，得到污染物在時(shí)間和空間上的分布情況。
4.結(jié)果分析：根據(jù)模擬結(jié)果，分析污染物的擴(kuò)散趨勢(shì)、影響范圍、濃度分布等。
5.預(yù)測(cè)預(yù)警：根據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)未來污染物擴(kuò)散情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并制定相應(yīng)的預(yù)警方案。
【計(jì)算軟件】OpenFOAM開源平臺(tái)
【仿真平臺(tái)】自建高性能計(jì)算集群
【算例說明】通過CFD數(shù)值仿真，可得到污染物擴(kuò)散的時(shí)空分布，為預(yù)測(cè)預(yù)警提供數(shù)據(jù)支撐
【工程應(yīng)用】污染物預(yù)測(cè)預(yù)警、水質(zhì)預(yù)報(bào)等
【創(chuàng)新貢獻(xiàn)】自動(dòng)化計(jì)算流程+計(jì)算參數(shù)優(yōu)化
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展開 在CATIA軟件DMU KIN模塊優(yōu)雅的做一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真案例？
如下簡(jiǎn)單介紹下本案例，運(yùn)動(dòng)副添加以及模擬仿真過程（三維建模過于簡(jiǎn)單，不做介紹，如果需要模型，可以聯(lián)系作者獲取。）
首先分享一下結(jié)構(gòu)樹，結(jié)構(gòu)樹中有四個(gè)子件，其中swingarm指的是中間旋轉(zhuǎn)臂，slider指的是兩個(gè)做往復(fù)式直線運(yùn)動(dòng)的零件，F(xiàn)ixPART是一個(gè)虛擬的固定基座（由上面的動(dòng)畫，我們可以看到slider滑塊上有圓柱凸臺(tái)插入到大基座的長(zhǎng)條孔導(dǎo)軌中，形成滑移運(yùn)動(dòng)副，并不太明顯，但是這個(gè)是關(guān)鍵點(diǎn)）。
下面的三維圖中，結(jié)構(gòu)樹上總共添加了5個(gè)運(yùn)動(dòng)副，swingarm與基座上白色軸線相合的旋轉(zhuǎn)副；swingarm兩側(cè)圓柱上的圓心點(diǎn)與slider上長(zhǎng)條孔中心線之間的點(diǎn)線結(jié)合1，點(diǎn)線結(jié)合2；slider上的藍(lán)色凸臺(tái)與基座滑槽（兩條黃色點(diǎn)劃線）之間的滑移副1，滑移副2。（在實(shí)際操作中，大家經(jīng)常忽略的就是這個(gè)虛擬的Fix基座的構(gòu)建，另外容易將兩個(gè)滑移副做成點(diǎn)線結(jié)合類型的高副，如果這樣的話，機(jī)構(gòu)自由度太多，無法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬仿真。）
運(yùn)動(dòng)副添加完畢，將虛擬的基座FIX PART做為固定件，在旋轉(zhuǎn)副上加一個(gè)角度驅(qū)動(dòng)后（如下截圖），設(shè)定角度驅(qū)動(dòng)范圍為-360°到360°（swingarm回轉(zhuǎn)兩圈），系統(tǒng)提示可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。
點(diǎn)擊使用命令進(jìn)行仿真（simulation with commands）后，打開如下對(duì)話窗體，拖動(dòng)滑塊到合適位置，點(diǎn)擊運(yùn)行，機(jī)構(gòu)即開始運(yùn)動(dòng)模擬。
下面我們對(duì)做好的運(yùn)動(dòng)仿真機(jī)構(gòu)進(jìn)行視頻演示。
展開 打噴嚏的噴發(fā)速度可以達(dá)到50m/s，傳播距離遠(yuǎn)，擴(kuò)散范圍廣。
▲小于5微米的氣溶膠通過空氣傳播
通過計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件Fluent和人群運(yùn)動(dòng)軟件STEPS（Simulation of Transient Evacuation and Pedestrian Movements）的聯(lián)合仿真模擬，可以對(duì)軌道交通內(nèi)COVID-19病毒攜帶者打噴嚏時(shí)產(chǎn)生的一系列連鎖反應(yīng)進(jìn)行針對(duì)性的研究，如氣溶膠的運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散、濃度分布以及感染人群等等。
解決方案
氣溶膠屬于多相流流體力學(xué)范疇，在空氣中的運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散屬于離散流體流動(dòng)，受空氣湍流、環(huán)境熱輻射以及顆粒間作用力影響。
本式例采用離散顆粒群軌跡模型DPM模擬噴嚏氣溶膠與空氣的相間耦合流動(dòng)，采用k-ω SST模型模擬空氣的湍流運(yùn)動(dòng)，以Coupled方法進(jìn)行壓力-速度耦合計(jì)算，最后與STEPS聯(lián)合仿真，構(gòu)建軌道交通內(nèi)生物源性氣溶膠擴(kuò)散及感染人群的數(shù)值模擬解決方案。
具體操作
假設(shè)噴嚏氣溶膠為球形顆粒，直徑1.5-8.5微米，密度1100kg/m3，溫度310K，質(zhì)量流率1 x e-10 kg/s，空氣密度為1.2kg/m3，主要受到重力、拖曳力和布朗力的作用。
仿真結(jié)果
■ 噴嚏氣溶膠自噴射后，向各個(gè)方向擴(kuò)散，其傳播距離、擴(kuò)散范圍與噴射速度成正比關(guān)系，速度越大，傳播距離越遠(yuǎn)，擴(kuò)散范圍越大。
■ 從顆粒物質(zhì)量濃度圖可以看出氣溶膠顆粒污染物從人的口腔飛出后，在人的口腔附近有較小的密集分布，在人體前1.0m處基本向前下方運(yùn)動(dòng)，而氣溶膠顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)。
仿真意義
CFD/DPM與STEPS的聯(lián)合仿真能夠直觀的顯示病毒氣溶膠在人群中的擴(kuò)散路徑。
展開 為了滿足我國大氣擴(kuò)散與環(huán)境保護(hù)的需求,將計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)的理論用于研究污染物擴(kuò)散分析中的實(shí)際工程問題，具有重要的工程價(jià)值和社會(huì)意義。
二、軟件介紹
針對(duì)污染物擴(kuò)散問題的工程特點(diǎn)，軟件集前處理器、求解器、后處理器于一身，大大降低了軟件使用的門檻，用戶僅僅需要通過簡(jiǎn)單的操作，便可完成建模、求解、結(jié)果分析，大大提高了工程師的工作效率。
2.1 幾何建模
軟件內(nèi)建了基本實(shí)體、地形、任意多面棱柱體等場(chǎng)用的幾何模型，僅僅需要指定模型的基本參數(shù)，軟件就可以完成模型的構(gòu)建與渲染。
2.2 生成網(wǎng)格
依據(jù)有限體積法(Finite Volume Method,FVM)的原理，采用正交網(wǎng)格可以最大程度的減少界面插值引起的數(shù)值誤差，軟件可以生成六面體占優(yōu)的計(jì)算網(wǎng)格。網(wǎng)格生成的原理是：采用正六面體單元生成背景網(wǎng)格，然后給句網(wǎng)格參數(shù)與建立的幾何模型(幾何模型可以由外部導(dǎo)入，也可以利用軟件內(nèi)建的工具生成)迭代切分成最終的計(jì)算網(wǎng)格。目前，軟件支持自動(dòng)化的非均勻網(wǎng)格，同時(shí)可以方便地生成邊界層網(wǎng)格。
2.2求解器
針對(duì)所研究問題的特殊性，軟件求解器分成內(nèi)流、外流兩大模塊，內(nèi)流可以求解速度、壓力、溫度等變量；外流除了可以求解速度、壓力、溫度以外，還可以求解空氣齡、SO2、NOX、PM2.5等流動(dòng)變量。同時(shí)軟件提供了粒子追蹤模塊，可以方便輸入計(jì)算條件，方便研究工程中顆粒物的遷移演化過程。
2.3 后處理器
軟件提供了方便、快捷的后處理模塊，可以快速地讀入計(jì)算結(jié)果，可以以不同的方式查看計(jì)算結(jié)果，自動(dòng)生成計(jì)算報(bào)告，提高了用戶工作效率。
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擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)仿真的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)仿真的最新內(nèi)容
關(guān)鍵詞：Simulink；三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；模態(tài)綜合法；剛?cè)狁詈希粍?dòng)態(tài)仿真；
三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)作為精密制造、測(cè)試模擬與高端裝備的關(guān)鍵部件，其動(dòng)態(tài)性能直接影響系統(tǒng)的定位精度與運(yùn)行穩(wěn)定性。多體動(dòng)力學(xué)仿真方法通常將平臺(tái)視為純剛性體，忽略結(jié)構(gòu)柔性在高速、高加速運(yùn)動(dòng)下引發(fā)的彈性變形與振動(dòng)，導(dǎo)致仿真結(jié)果與實(shí)際效果之間存在顯著偏差，難以有效指導(dǎo)高精度設(shè)計(jì)與控制策略優(yōu)化。針對(duì)上述問題，基于模態(tài)綜合法原理，在Simulink
?? 通過將運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)和聲音整合到一個(gè)同步環(huán)境中，這種設(shè)置實(shí)現(xiàn)了更真實(shí)的駕駛者在環(huán)仿真體驗(yàn)。
#HexaRev 先進(jìn)的六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)旨在克服傳統(tǒng)六足平臺(tái)的局限，即使在制動(dòng)和過彎等綜合動(dòng)作中，也能保持更大的可用運(yùn)動(dòng)包絡(luò)。這使得工程師能夠更準(zhǔn)確地感知高動(dòng)態(tài)條件下的車輛行為。
結(jié)合 #HyperDock 輕便且高剛度的駕駛艙，降低了質(zhì)量和慣性，重心更低，使系統(tǒng)響應(yīng)更靈敏
?? 通過將運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)和聲音整合到一個(gè)同步環(huán)境中，這種設(shè)置實(shí)現(xiàn)了更真實(shí)的駕駛者在環(huán)仿真體驗(yàn)。
#HexaRev 先進(jìn)的六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)旨在克服傳統(tǒng)六足平臺(tái)的局限，即使在制動(dòng)和過彎等綜合動(dòng)作中，也能保持更大的可用運(yùn)動(dòng)包絡(luò)。這使得工程師能夠更準(zhǔn)確地感知高動(dòng)態(tài)條件下的車輛行為。
結(jié)合 #HyperDock 輕便且高剛度的駕駛艙，降低了質(zhì)量和慣性，重心更低，使系統(tǒng)響應(yīng)更靈敏
本案例對(duì)埋地?fù)綒涮烊粴夤艿涝谕寥蓝嗫捉橘|(zhì)影響下的氣體泄漏擴(kuò)散規(guī)律展開了仿真計(jì)算。主要涉及到多孔介質(zhì)，組分傳輸，局部初始化三個(gè)部分。計(jì)算模型依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)摻氫20%的天然氣泄漏擴(kuò)散情況展開分析，通過對(duì)該案例的學(xué)習(xí)與掌握，后續(xù)可以對(duì)制定管道泄露應(yīng)急決策方案進(jìn)行相關(guān)指導(dǎo)。
1 workbench 設(shè)置
本案例的計(jì)算模塊如下圖所示：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
關(guān)鍵詞：FLUENT，油罐，VOF模型，計(jì)算流體力學(xué)，流體運(yùn)動(dòng)
罐車緊急制動(dòng)或者減速過程中會(huì)出現(xiàn)液體晃現(xiàn)象，液體晃動(dòng)會(huì)對(duì)罐壁產(chǎn)生沖擊載荷，容易影響其使用壽命，并且可能會(huì)存在安全問題。對(duì)這類運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行研究有著重要的工程應(yīng)用意義。利用FLUENT軟件對(duì)油罐內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過精細(xì)的網(wǎng)格劃分和仿真設(shè)置，得到了其內(nèi)部流場(chǎng)的速度分布、壓力分布和相分布。通過該數(shù)值模擬方法，可以預(yù)測(cè)油罐內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
（添加V：fwz0703）
某型號(hào)接觸器--開關(guān)的觸頭電弧運(yùn)動(dòng)仿真分析
1.分析目標(biāo)
電氣設(shè)備開關(guān)類產(chǎn)品或接觸器在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著控制電路通斷的重要任務(wù)。當(dāng)接觸器觸頭斷開電路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧。電弧的存在不僅會(huì)影響接觸器的正常工作，還可能導(dǎo)致觸頭材料燒蝕，降低接觸器的可靠性和電壽命。因此，研究接觸器觸頭電弧運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)接觸器的設(shè)計(jì)與改進(jìn)至關(guān)重要。
最近重點(diǎn)學(xué)習(xí)了一下這方面的內(nèi)容，談?wù)勎业母邢耄?1.使用hypermesh去建立運(yùn)動(dòng)副相比于workbench來說操作上的繁瑣程度高了不止一點(diǎn)，所以其實(shí)不是很懂學(xué)這個(gè)的意義在哪里；
2.唯一覺得可能有用的在于后續(xù)去在dyna聯(lián)合仿真中去建立運(yùn)動(dòng)副有一定的參考意義，再者就是apdl本身在后處理方面的批量化于實(shí)時(shí)性的反饋比較好，這是我個(gè)人的理解；
3.最后說說瑕疵吧，我用的hypermesh
<p>本案例對(duì)埋地?fù)綒涮烊粴夤艿涝谕寥蓝嗫捉橘|(zhì)影響下的氣體泄漏擴(kuò)散規(guī)律展開了仿真計(jì)算。主要涉及到多孔介質(zhì)，組分傳輸，局部初始化三個(gè)部分。計(jì)算模型依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)摻氫20%的天然氣泄漏擴(kuò)散情況展開分析，通過對(duì)該案例的學(xué)習(xí)與掌握，后續(xù)可以對(duì)制定管道泄露應(yīng)急決策方案進(jìn)行相關(guān)指導(dǎo)。</p><p><br></p><p><strong>1 workbench 設(shè)置</strong></p><p>本案例的計(jì)算模塊如下圖所示
<p><span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(25, 27, 31);">機(jī)械手臂是機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛實(shí)際應(yīng)用的自動(dòng)化機(jī)械裝置，在工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂服務(wù)、軍事、半導(dǎo)體制造以及太空探索等領(lǐng)域都能見到它的身影。盡管它們的形態(tài)各有不同，但它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是能夠接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)
