旋轉(zhuǎn)渦帶模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
旋轉(zhuǎn)渦帶模擬的視頻教程
基于LES和FWH模型的風(fēng)扇（螺旋槳）氣動噪聲模擬
1. fluent旋轉(zhuǎn)機(jī)械仿真基本通用流程，動參考系MRF與滑移網(wǎng)格應(yīng)用； 2.噪聲計算模型介紹，仿真設(shè)置流程，大渦模擬LES與FWH模型應(yīng)用； 3.fluent后處理過程； 4. 提供源文件與答疑過程；
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旋轉(zhuǎn)渦帶模擬的實例教程
對于部分載荷工況下的數(shù)值模擬結(jié)果顯示，兩條測量線上徑向和軸向速度分布遵循實驗結(jié)果的趨勢。在部分載荷工況下，由于旋轉(zhuǎn)渦帶的出現(xiàn)，軸向速度在尾水管中心呈現(xiàn)低速區(qū)域。
實驗結(jié)果還表明，靠近轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)渦帶是軸對稱的。與實驗值相比，模擬的軸向速度偏低。
圖 3 設(shè)計工況下測線1和2處的徑向速度和切向速度
圖 4 部分載荷工況下測線1和2處的徑向速度和切向速度
在穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，使用了瞬態(tài)模型模擬了部分載荷工況。下圖給出了在兩條測線上實驗和數(shù)值結(jié)果之間的比較。在這兩種情況下，軸向速度具有相同的趨勢，并且模擬值與實驗值誤差較小。徑向速度也有相同的趨勢，且誤差較小。
圖 5 瞬態(tài)模型部分載荷工況下測線1和2的徑向和切向速度
對尾水管中模擬的壓力結(jié)果進(jìn)行快速傅立葉變換(FFT)。分析的信號為非穩(wěn)態(tài)模擬的最后5秒，此時旋轉(zhuǎn)渦帶已完全展開。下圖展示了FFT分析后的結(jié)果。旋轉(zhuǎn)渦帶的存在通常由對應(yīng)于轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的頻率（Rheingans 頻率）的0.2-0.4的頻率來表示。根據(jù)文獻(xiàn)，F(xiàn)rancis-99 尾流管內(nèi)的旋轉(zhuǎn)渦帶壓力脈動的頻率被發(fā)現(xiàn)為0.29f (~1.63 Hz)。
圖 6 尾水管壓力FFT
下圖展示了渦帶的流動結(jié)構(gòu)及其隨時間的演變，在云圖中展示壓強(qiáng)=100kPa的等值面。
展開 與實驗值相比，模擬的軸向速度偏低。
圖 3 設(shè)計工況下測線1和2處的徑向速度和切向速度
圖 4 部分載荷工況下測線1和2處的徑向速度和切向速度
在穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，使用了瞬態(tài)模型模擬了部分載荷工況。下圖給出了在兩條測線上實驗和數(shù)值結(jié)果之間的比較。在這兩種情況下，軸向速度具有相同的趨勢，并且模擬值與實驗值誤差較小。徑向速度也有相同的趨勢，且誤差較小。
圖 5 瞬態(tài)模型部分載荷工況下測線1和2的徑向和切向速度
對尾水管中模擬的壓力結(jié)果進(jìn)行快速傅立葉變換(FFT)。分析的信號為非穩(wěn)態(tài)模擬的最后5秒，此時旋轉(zhuǎn)渦帶已完全展開。下圖展示了FFT分析后的結(jié)果。旋轉(zhuǎn)渦帶的存在通常由對應(yīng)于轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的頻率（Rheingans 頻率）的0.2-0.4的頻率來表示。根據(jù)文獻(xiàn)，F(xiàn)rancis-99 尾流管內(nèi)的旋轉(zhuǎn)渦帶壓力脈動的頻率被發(fā)現(xiàn)為0.29f (~1.63 Hz)。
圖 6 尾水管壓力FFT
下圖展示了渦帶的流動結(jié)構(gòu)及其隨時間的演變，在云圖中展示壓強(qiáng)=100kPa的等值面。
圖 7 渦帶隨時間的變化，考慮流體的粘度
圖 8 渦帶隨時間的變化，不考慮流體的粘度
04 結(jié)論與展望
本案例模擬了Francis-99水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和尾水管部分，希望能夠捕捉到在非設(shè)計工況下尾水管內(nèi)的渦帶。
使用穩(wěn)態(tài)冷凍轉(zhuǎn)子模型的模擬結(jié)果顯示，在設(shè)計工況下，測線1和測線2的速度剖面與實驗值非常吻合。對于部分載荷工況，軸向速度偏低，但速度分布與實驗數(shù)據(jù)一致。此外，使用了瞬態(tài)模型對部分載荷工況進(jìn)行了模擬，數(shù)值結(jié)果很好地預(yù)測了旋轉(zhuǎn)渦帶的出現(xiàn)和形成。使用CFD仿真軟件，獲得了與實驗結(jié)果近似的數(shù)值結(jié)果。在部分載荷工況下，實驗結(jié)果表明壓力脈動頻率約為轉(zhuǎn)輪頻率(~1.63 Hz)的0.29倍。
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旋轉(zhuǎn)渦帶模擬的最新內(nèi)容
寫在前面
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凹面鏡
接下來，讓我們使用帶有凹面鏡的雙通系統(tǒng)，規(guī)格如下：
通光孔徑：21.1 mm
半徑：78.587 mm [注意：半徑在 Zygo 生成的XXX.DAT數(shù)據(jù)文件中標(biāo)明]
下圖顯示了孔徑為 42.2 mm 的凹面的 Zygo 干涉圖。
為了驗證我們是否可以附加 YYY.DAT 文件直接加載到鏡面，我們創(chuàng)建一個帶有近軸透鏡的雙通系統(tǒng)，其中近軸透鏡折射準(zhǔn)直入射光束，使所有光線都垂直照射到鏡面。這種設(shè)置完全模擬了干涉儀測量表面形狀的方式。
首先，在 System Explorer 中，在 Aperture 選項卡下，將 Aperture Type 設(shè)置為 Float By Stop Size。
但舒適背后是致命隱患：大角度姿態(tài)下，傳統(tǒng)安全帶 / 氣囊約束失效，碰撞時胸骨、腰椎重傷風(fēng)險飆升；機(jī)電聯(lián)動結(jié)構(gòu)帶來防夾閾值難標(biāo)定、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)易疲勞、極端環(huán)境下電控漂移等問題。
現(xiàn)行 GB 15083 舊版標(biāo)準(zhǔn)以靜態(tài)強(qiáng)度測試為主，完全無法覆蓋新場景。
第四章 傳感器內(nèi)AI與像素級智能
4.1 像素內(nèi)卷積計算
2026年3月發(fā)表于《IEEE Transactions on Circuits and Systems I》的一項研究展示了一款硬件友好的計算型CMOS圖像傳感器，直接在像素陣列內(nèi)執(zhí)行帶符號的模擬域多比特卷積。該傳感器實現(xiàn)了1.5至2.0 TOPS/W的能效，總芯片功耗僅為61.8至82.4μW，同時保持了43%的填充因子。
此外，PI 1M還支持1kHz的線掃描功能（764×8像素），這對于監(jiān)測連續(xù)運(yùn)動的物體（如旋轉(zhuǎn)的窯爐、傳送帶上的材料）至關(guān)重要，能夠生成無失真的溫度分布圖，確保生產(chǎn)過程的連續(xù)監(jiān)控?zé)o死角。
寬溫域與高集成度：工業(yè)自動化的理想伙伴
Optris PI 1M不僅“快”且“準(zhǔn)”，還具備極高的工業(yè)適應(yīng)性。
不論是何種類型，使用者都需要在這些結(jié)構(gòu)表面上設(shè)置薄膜鍍層以及散射函數(shù)以確保能精確模擬光線的傳播。
OpticStudio通過“Face”來描述非序列元件上面的特定區(qū)域，這些區(qū)域就是我們加鍍膜或是散射模型的最小單位。
在參數(shù)化對象中，F(xiàn)ace的定義通常很明顯。
針對上述偽影問題，雖可通過深度學(xué)習(xí)等技術(shù)計算更精準(zhǔn)的相位分布、設(shè)計更合理的超表面結(jié)構(gòu)，但對于包含數(shù)萬個納米單元的大面積超表面而言，精確模擬并補(bǔ)償所有干擾效應(yīng)需消耗極高的算力資源，成為超表面全息走向?qū)嶋H應(yīng)用的主要“攔路虎”。
采用LBM求解器（ultralight）進(jìn)行高精度瞬態(tài)LES大渦模擬，開啟GPU加速，設(shè)置虛擬風(fēng)洞參數(shù)（地面移動系統(tǒng)、輪胎旋轉(zhuǎn)等），精準(zhǔn)模擬車身周圍流場分布。
3.
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仿真、模擬、有限元分析、多物理場……這些術(shù)語是不是早已成為每位仿真人的“日?！保看蠹沂欠裰獣云浔澈蟮募夹g(shù)原理和演進(jìn)趨勢，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專題，邀您一起探索仿真世界。
