流場優化的案例
基于ANSYS workbench平臺 導流板型脫硫煙塔的煙氣流場優化設計
導流板型脫硫煙塔的煙氣流場優化設計.pdf
汽車流場數值模擬及優化設計
圖15 優化后的汽車對稱面速度矢量圖
Fig.15 car symmetry plane velocity vector diagram after optimized
圖16所示為改進后的汽車對稱面壓力云圖，將其與圖8進行對比分析，從兩個壓力云圖的分析比較中我們可以很明顯地看到在安裝擾流板的汽車模型尾部上方產生了一個正壓力區，而下方產生的是負壓力區，從而降低了汽車尾部的升力，提高了汽車行駛過程中的安全性和操縱性。
圖16 優化后的汽車對稱面壓力云圖
Fig.16 optimized car symmetry plane stress nephogram
我們還可以通過對是否安裝擾流板的汽車模型尾部阻力和升力的比較來分析他們尾部流場的變化情況，從而得出結論。表4所示為在V=100Km/h條件下階背式有無擾流板的汽車模型尾部阻力和升力：
表4 兩種車型尾部升力和阻力對比
沒有擾流板
有擾流板
尾部阻力
151.2053
181.3496
尾部升力
78.6838
-30.797
從上表中，不難發現安裝擾流板和導流板的汽車模型的尾部上方阻力明顯增大，升力同時也減小了，這大大增加了汽車行駛時的安全性以及汽車的易操控性。
5 結 論
本文利用UG建立階背式轎車物理模型，采用CFD技術對其進行數值仿真模擬，得到其氣動力分析結果以及轎車壓力分布和尾部速度分布結果。為了提升轎車的流場性能，采取了安裝擾流板和導流板對汽車流場進行優化設計，并再次對其進行有限元分析。通過對比優化前后的有限元仿真分析結果，可以得出，安裝擾流板和導流板的汽車模型的尾部上方阻力明顯增大，升力同時也減小了，大大增加了汽車行駛時的安全性以及汽車的易操控性。
展開 汽車發動機進氣道流場三維數值解析與優化
汽車發動機進氣道流場三維數值解析與優化
王志 帥石金 王建昕 黃榮華 王必 盧蓓
摘要:為了改進EQ48BTAA增壓空空中冷柴油機性能,對發動機的高渦流進氣道內流場進行了三維數值模擬,得到了不同氣門升程下詳細的流場結構.氣道性能評價參數(流量系數和氣流轉矩)的計算結果與穩流試驗臺的試驗結果吻合較好.通過流場分析,找到了氣道不合理的部位,并應用CAD/CAM/CFD集成的方法對氣道進行了優化.優化后氣道流量提高了14%,渦流比降低了12%,改進的氣道豫發動機匹配后,該柴油機的排放已達歐II標準.
關鍵詞:汽車發動機 氣道 三維數值模擬 優化
汽車發動機進氣道流場三維數值解析與優化.pdf
展開 SDA脫硫塔煙道降阻分析
對3#線系統進行模擬分析，并提出方案優化降阻。
3#線管道三維模型
圖紙中顯示，3#線進口管道均為雙風機進口，且管道進口尺寸均為3600mm×2600mm，進口管道煙氣量為90萬，進口速度邊界為13.35m/s。煙氣溫度為150℃。
3#線管道系統優化
由于現場實測結果表明，3#線出口管道阻力較大，因此需對3#線出口管道進行模擬優化，初始情況下出口管道內流線圖如下：
3#線出口管道內流線圖
出口管道總阻力為778Pa，其中Z字形彎頭阻力為363.6Pa，增壓風機出口彎頭的阻力為210.1Pa，風阻主要集中在這兩個區域內，對Z字型彎頭和增壓風機出口彎頭進行流場優化。
添加導流板后，出口管道內流線如下圖：
3#線出口管道優化方案內流線圖
顯然，在添加導流板后，管道內流線更加平順，并且分布更加均勻，管道內的最高風速由原始狀態的34.57m/s降低到了14.34m/s。對比原始狀態的壓力數據，添加導流板后出口管道的總阻力降低至363.5Pa,降低了約414.5Pa，其中Z字形彎頭阻力降低為164.3Pa。增壓風機出口彎頭的阻力為100.3Pa，降低了109.8Pa。此外，在Z字型彎頭添加導流板后，均流了下游流場，使得下游阻力也降低了106Pa。
3#線進口管道
3#線進口管道內流線圖
3#進口管道阻力為699.2Pa，阻力較高，這是由于進口管道內彎頭較多，且相鄰彎頭之間距離較近，氣流無法充分擴散，以旋流的形式分布在管道中，進而導致阻力升高。
展開 
流體仿真CFD技術在好氧活性污泥曝氣系統改造中的應用
積鼎科技采用計算流體力學（CFD）技術，通過模擬流場分布、優化曝氣策略，幫助行業用戶精準診斷現有系統的流場缺陷，并通過多方案模擬實現曝氣效率與能耗的最優平衡，成為推動水務行業技術升級的核心引擎。</p><p>本文以某食品企業廢水處理項目為切入點，基于CFD仿真技術提出曝氣系統的若干設計方案，文中采用CFD仿真技術計算不同方案下的流場流態數據，并通過系統性比對進行分析，揭示傳統曝氣系統的三大痛點：低流速區域占比高、污泥沉積風險顯著、能量利用率不足，為設計最優的曝氣系統提出整改策略建議。</p><p><br></p><p><strong>設計調整及CFD分析 </strong></p><p><strong style="color: rgb(30, 48, 155);">1.1 曝氣管布置和總曝氣量的調整</strong></p><p>由于在目前6Nm3/h的總曝氣量下（單位有效池容接受的氣量為0.54Nm3/h），池內流速低于0.15m/s的區域非常多，故而優先的調整策略就是提高曝氣量。首先將總曝氣量提高到原來的3倍，即18Nm3/h。其次，將曝氣管的布置也做了調整，如圖1.1所示。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/DiatVJSFZEtQ3bL6wg45qNrruDftn2y6o5wBYdWhaIB4OALzU4v3XR856MVehnDhMsXTzEeBcibdK1ufBgwvW6Wg/640?
展開 文丘里混合器的混合性流場模擬 ￥20
在文丘里下游的錐段區域，設置有專用噴槍用于向流場中噴射漿液，借助氣流的高速動能實現漿液的初次霧化與摻混，促使漿液與煙氣在此處進行充分混合?；旌虾蟮臍庖簝上嗔麟S后進入直管段，在此繼續進行反應過程。為確保漿液在直管段進口處具備良好的反應條件，關鍵是要保證漿液粒子在進入直管段時分布足夠均勻，即粒子濃度場和速度場在流通截面上實現均質化。為此，本項目擬采用計算流體力學（CFD）數值仿真方法，對包括彎頭、文丘里段、錐段及噴槍射流在內的復雜粒子氣流兩相流場進行精細模擬與分析。通過仿真結果指導流場結構優化，旨在提升直管段進口截面處漿液粒子的分布均勻性，從而為后續的高效反應創造理想條件。
1、 計算模型及邊界條件
1.1 計算模型建立
根據二維圖紙，建立三維模型如下：
1.2 邊界條件
系統內總煙氣量為906187m3/h，煙氣溫度為130℃。進口邊界條件為速度進口，進口速度為16.56m/s。出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面。采用離散相模型進行計算，噴槍使用錐狀噴射進行模擬，噴射角度為90°，噴射距離為5m。計算參數如下：
2、 計算結果及分析
2.1 噴槍同一高度布置
2.1.1 原始方案
噴槍布置在同一高度時，原始方案下流場內部流動狀態如下：
速度流線圖
漿液粒子分布圖
in1截面粒子濃度分布
in1截面粒子分布
從圖中能夠看出，氣流在經過文丘里段后，最大流速增加到了55.38m/s。而由于錐段擴張角度較大的緣故，氣流擴散效果欠佳，在直管段四周則產生了局部的回流現象。漿液粒子由噴槍噴射口噴出后，一部分被煙氣氣流帶走，一部分則被卷入到回流當中，附著在壁面上。
展開 針對袋除塵器運行阻力過高的流場分析 ￥20
現通過模擬磨開和磨停兩種情況，并就以上問題通過添加導流及改造灰斗進氣管道的方式對設備內流場進行優化，降低設備阻力。
二、計算模型及邊界條件
2.1 計算模型建立
四川峨邊窯尾袋改袋除塵器三維模型如下：
原始方案三維模型
改造方案三維模型
袋室流量監測面位置示意
2.2 邊界條件
計算參數如下，原始方案總煙氣量為510000m3/h，改造方案下煙氣量為530000m3/h，煙氣溫度150℃，分別計算磨開（假設磨機與增濕塔煙氣流量比為1:1）以及磨停兩種情況。進口邊界條件為速度進口，進口速度為見下表。出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面。濾袋表面設定為多孔跳躍邊界。
計算結果及分析
3.1 原始方案
3.1.1 磨停
磨停狀態下，氣流從增濕塔流入，設備模擬運行狀態如下：
速度流線圖
除塵器進口截面(int2)速度云圖
灰斗進氣口截面速度云圖
濾袋表面風速
從流線圖中能夠看出，在原始方案下，由于缺少導流措施，氣流在從增濕塔進入匯風箱后主要集中在匯風箱底部，致使除塵器進口氣流分布極其不均勻，int2截面最大風速達到了26.3m/s。同時由于灰斗進氣煙道存在收縮斷面，會使局部氣流速度增大，導致壓力損失增大，仿真結果表明，灰斗進氣煙道內的最大風速達到了23.1m/s。濾袋表面最大風速為8.91m/s,風速過大會導致濾袋表面受到沖刷，導致破袋等情況發生，需要進行改善優化。
各袋室流量統計
各袋室煙氣流量分布不均勻，偏差最大達到了81.5%，需要進行優化改善。
展開 電動汽車機艙散熱問題CFD仿真分析優化及試驗驗證
為提高空調制冷能力，本文采用CFD仿真分析的方法，研究了前機艙的流場，分析了格柵和空調冷凝器的通風量。通過配置冷凝器導流罩和調整格柵開口，增加了格柵新風的進氣量，減少了高溫氣體的回流冷凝器，從而增加了冷凝器的散熱能力。在最終的試驗中，頭部平均溫度整改后比整改前降低了5℃，降溫效果明顯改善，達到并超過了預定值。這種通過機艙流場優化提高散熱能力的方法和工程經驗，對其它電動汽車機艙散熱能力的開發具有借鑒意義。
電動汽車近年來快速興起，并且有逐步代替傳統燃油車的趨勢。研究電動汽車機艙的散熱特點具有重要意義。由于電動汽車沒有內燃機，它的機艙內就沒有了溫度達到600℃而帶來強輻射的排氣管路，也沒有需要大量散熱的內燃機水套。電動汽車前機艙相對于燃油車僅需較小的前格柵開口來引進新風進行散熱。現階段電動汽車用來冷卻電機水套與電池的散熱器和風扇大多是沿用燃油車的，往往散熱能力有相當盈余。電動汽車機艙內的空調冷凝器的散熱問題變得凸顯出來。
目前分析電動汽車機艙散熱問題有兩種方式：環境艙試驗和CFD仿真。環境艙試驗包括整車熱平衡試驗和整車降溫試驗。由于現階段機艙內散熱器能力的盈余，電動汽車熱平衡試驗發現的問題往往是電機、IGBT和電池的零部件內局部過熱。機艙內冷凝器是否有足夠的散熱能力就會在電動汽車降溫試驗中體現出來。試驗方法的優點是可信度高，能夠為研發提供直接的整改依據；缺點是成本高、周期長，不能夠在設計初期及時發現問題。CFD仿真的優點是成本低、周期短，能夠在研發早期發現關鍵問題，縮短整車開發周期。然而要想完全模擬電動汽車降溫試驗，需要三維機艙熱流場、整車一維能量流、空調箱和乘客艙的三維熱流場共同的瞬態耦合計算，目前國內幾乎難以完整開展。通過模擬機艙內穩態的流場來獲得關鍵信息是當前可行的技術路線。目前大部分國內車企采用仿真與試驗相結合的方式來解決機艙散熱問題。
展開 離心泵CFD流場分析，優化設計，汽蝕仿真
技術鄰Ansys培訓的定制化優勢如何直擊企業痛點？
培訓啟動前，技術鄰會指派專屬需求對接專員，與企業技術負責人進行2-3輪深度溝通，不僅明確企業產品類型（如新能源電池、工業烘箱、電子密封艙等）、核心熱設計痛點（如電池快充熱堆積、箱體溫度不均、元器件過熱等），還會精準鎖定培訓目標（如獨立完成瞬態熱仿真、輸出可落地的散熱優化方案、建立內部標準化流程等）。同時，專員會詳細采集企業實際工況參數，如電池快充倍率、烘箱加熱功率、環境溫度范圍等，形成一份針對性極強的需求分析報告。待企業提交產品3D模型、材料物理參數（如導熱率、比熱容）及過往測試數據后，講師團隊會組建專項分析小組，結合模型復雜度、工況難度及企業研發流程，對培訓內容進行精準定制。例如，針對新能源電池企業，培訓重點會聚焦“動力電池快充熱堆積仿真”“儲能電池熱失控防護模擬”；針對箱體制造企業，則側重“穩態熱仿真定位溫度盲區”“Fluent流場仿真優化氣流結構”；針對電子設備企業，會強化“電子密封艙瞬態熱仿真”“熱結構耦合驗證密封性”等實操內容，確保培訓內容與企業需求100%匹配。
實戰化教學是定制化優勢的核心落地環節，真正實現“用自家項目學技術，學完即能用”。與通用培訓采用標準化案例不同，技術鄰講師會以企業提交的真實項目為核心教學載體，將企業的產品模型、工況參數、技術痛點融入每一個教學模塊，制作包含“操作步驟-結果解讀-方案優化”的定制化課件。以動力電池快充熱仿真培訓為例，講師會完全復刻企業研發流程，帶領學員從模型簡化（刪除非關鍵倒角、小孔等特征，減少網格量30%，提升仿真效率）、網格劃分（結構化網格占比優化至80%，嚴格控制網格質量指標Aspect Ratio≤5，確保計算精度），到邊界條件設置（根據企業實驗數據反推對流換熱系數h=10W/(m2?K)，避免理論值與實際偏差），再到仿真結果解讀（通過溫度場云圖精準定位極耳熱熱點溫度達68℃的核心問題）。
展開 達索有哪些軟件產品
它是一個協同、開放、集成的多物理場仿真平臺。 真實世界的仿真是非線性的,SIMULIA將成為模擬真實世界仿真分析工具,它支持最前沿的仿真技術和最廣泛的仿真領域.SIMULIA為真實世界的模擬提供了開放的,多物理場分析平臺。
SIMULIA品牌下包含了ABAQUS、fe-safe、Isight and SEE、Tosca、Simpack、Simpoe、CST、XFlow 等。
ABAQUS
Abaqus 是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其 解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線 性問題。Abaqus 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的 單元庫，并擁有各種典型的材料模型庫，可以模擬典型工 程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、 鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地 質材料。
fe-safe
功能最全面——全球疲勞分析技術領導者，疲勞分析功能全面，包含多種疲勞分析模塊；計算準確度高——基于高級多軸應變算法，據大量客戶反饋：計算結果同實驗高度一致；計算效率高——支持分布式并行計算，支持多核并行，大大提高計算效率；易用性和開發性——操作界面簡單應用，上手極快，同時能夠進行二次開發和界面定制。
Isight
Isight 提供給設計師、工程師和研究人員一個開放的集成設計和仿真模型、搭建含多種 CAD、CAE 軟件和其它應用軟 件的一個桌面級解決方案。
Tosca
Tosca 軟件是國際上處于領先地位的結構非參數優化設計軟件，支持結構拓撲優化、形狀優化、形貌加強筋優化、尺寸優化，流場拓撲優化，兼容主流結構有限元、流體分析求解器、主流疲勞壽命分析求解器。目前已廣泛應用于汽車、航空、機械制造、加工工業等眾多領域。
展開 
運用CFD對汽車空調HVAC的改善設計
【摘要】汽車空調HVAC的內部氣流受到設計結構狀態干擾時，其流向、狀態、壓力等流場形態會發生改變，并且會對HVAC風量、噪聲品質等產生影響，進而降低用戶的舒適性體驗。文章運用CFD分析方法對某款車型空調HVAC在設計開發階段遇到的進風風量降低、葉輪氣動噪聲、蝸殼氣流噪聲3個問題進行設計仿真，通過仿真分析結果針對氣流干擾部分的結構進行了改善，利用試驗對改善方案進行對比驗證，證明了CFD仿真方法分析的有效性，為空調HVAC在設計階段的流場性能改善、NVH風噪改善及數據定型提供了有益的參考。
CFD（計算流體力學）技術具有成本低、周期短、可重復等優點，適合在前期指導汽車空調通風系統的設計，因此CFD仿真分析在汽車空調設計階段非常重要。邢陽等人采用SST兩方程模型通過數值仿真分析指導空調HVAC（供熱通風與空氣調節）結構優化設計，通過調整蒸發器進氣前段結構（臺階與擋風筋）使蒸發器通風面速度均勻性指標EAPI得到提升，結果顯示對單體制冷量的利用率的提高有較大的作用，同時蝸殼擴壓段有效擴壓會增加風機風量，有利于空調HVAC整體性能的提升。吳金玉通過FLUENT對某款車型的HVAC及風道內部的速度場和壓力場進行CFD分析，評價HVAC的結構設計是否合理，空氣流過時是否會產生偏流或渦旋等不利現象，分析風道內部結構對風量分配和送風量的影響并提出優化方向。葉立對HVAC制熱除霜模式進行CFD模擬分析，并將模擬結果與實驗結果進行對比，結果相互吻合。通過分析模擬結果的流線、速度和壓力圖，針對蒸發器及蒸發器前流道與進口位置進行結構優化，優化后流場均勻性及渦流問題得到有效改善，空調除霜效果得到增強，同時能耗有所下降。
上述分析表明，運用仿真技術能夠對空調HVAC結構優化設計提供重要的幫助。
展開 酒店套房室內空調流場溫度場分析
針對之前的一個咨詢課題，總結了一下，簡單介紹了室內空調流場分析和熱場分析的基本方法，根據CAD圖紙來建立室內的三維圖，其中考慮了室內墻的厚度，和室外玻璃，不同墻等材料，室內燈泡，電器，床，等家具家電折算為體熱源平攤到室內中，考慮太陽光的輻射作用，主要從玻璃墻處進入室內，設置為面熱源進入計算域，模型的CAD圖紙如下所示：
根據該CAD建立幾何3維幾何模型如下所示：
其中天花板進行了隱藏處理，建立中央空調入風口和出風口，玻璃窗戶，外墻，內墻等，進行網格劃分，如下所示：
室內房間主要有空氣對流傳熱，墻的導熱，和玻璃窗戶的輻射，通過數值分析，設置檢測點和觀測平面內空氣的流場分布來優化空調入風口和出風口的位置，為中央空調的布置提供部分依據，外墻，內墻，玻璃等材料的物性參數由測量所得，通過計算可以得到以下結果。
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展開 某電除塵器兩電場改三電場，進口為下進氣結構，電場氣流均布性模擬分析 ￥20
本次模擬對象為電除塵器改造項目，本除塵器共三電場，進口為下部進氣結構，但不同于以往常規漸擴型下進氣結構，而是豎直向上的進氣煙道直插于水平進氣口的下底板上，該結構相對于以往常規漸擴型下進氣結構對氣流的擴散性更差，如果進氣口內不增加任何導流措施時，該電除塵器電場前斷面的氣流均布性很難達到要求，針對目前電除塵器內部結構，通過三維軟件及CFD流體仿真技術對本電除塵器進行建模并計算除塵器內部的煙氣流場分布狀態，通過添加必要的導流措施對除塵器電場前流場分布進行優化，以達到電場前斷面氣流均布指標滿足要求的目的。
本電除塵器模型如下所示：包括進出口管道、除塵器本體（含極板、殼體內部阻流板等）、灰斗（含灰斗阻流板）、進氣口（含氣流分布板）、出氣口（含槽形板）。
（a）
（b）
圖1 三維模型
圖中d01~d03為各電場前監測面。
為上述模型進行網格劃分，分布板及槽型板處網格尺寸為30 mm，其附近網格尺度為50~80 mm，進出口煙道及電場內網格尺度為100 mm，電場處采用結構性網格，其他均采用非結構性網格；其中面網格總數約為138萬，體網格總數約3400萬；經調整優化，錯誤網格數為0，見圖2。
二、邊界條件
本設備運行時，風量為180000 Nm3/h，氣體溫度約350 ℃，工況下風量約4107969 m3/h，進口邊界條件為速度進口（velocity-inlet）；進口速度約23.26m/s，出口壓力出口（（pressure-outlet）），出口壓力設定為0Pa，湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面。分布板采用多孔跳躍面，其開孔率由上到下分別為38.7%，43%和54.5%。極板簡化為無厚度的wall面。
展開 垃圾焚燒SCR脫硝裝置流場模擬分析 ￥20
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項目簡介</strong></p><h3>本次模擬對象為垃圾焚燒SCR脫硝裝置，常見的流場問題及優化措施</h3><p>問題1：煙氣分布不均</p><p>原因：煙道轉彎、變徑導致離心力或慣性力，使煙氣偏向一側。</p><p>措施：加裝導流板（Turning Vanes），這是最常用的優化手段，用于平穩地引導煙氣，均勻分布。</p><p>問題2：氨/煙混合不均</p><p>原因：噴氨格柵（AIG）設計不合理，或氨噴射流與主煙氣動量不匹配。</p><p>措施：優化噴氨格柵各噴口的流量分配；在AIG下游加裝靜態混合器，增強湍流混合；確保足夠的混合距離（AIG到催化劑層之間的直管段長度）。</p><p>問題3：飛灰沉積和磨損</p><p>原因：存在低速區、死角或尖銳凸起。</p><p>措施：優化煙道和反應器形狀，消除死角；對可能發生磨損的部位（如導流板迎風面）采用防磨設計（如加裝防磨片）。</p><p>問題4：溫度不均或偏低</p><p>原因：鍋爐負荷波動，爐膛燃燒不均，省煤器出口煙溫不均。</p><p>措施：從鍋爐運行調整入手；在煙道設計上，可采用煙氣旁路或省煤器分級等技術來精確控制SCR入口煙溫。</p><p><br></p><p>根據已知的流場問題和措施，分析該裝置運行的關鍵指標，即如何盡可能保證反應器內催化劑表面的煙氣速度及氨濃度（NH3/NOx）均布性，以確保脫硝效率和氨逃逸量滿足要求；現通過CFD模擬，并添加適當的導流板及擾流板，確保SCR反應器中的氣流均布及氨氮混合均勻。
展開 