熱流場仿真的案例
軸流式血泵熱流耦合 溫度場仿真
2.血泵熱流耦合溫度場仿真
血泵各部分與血液的接觸面存在對流換熱，考慮到兩者的耦合關系，流體仿真時需要把固體以及固體熱源加入到流體仿真軟件中，從而將血液與血泵的對流換熱數(shù)值加載到固體溫度場仿真的邊界條件中，實現(xiàn)血泵三維溫度場的仿真求解分析。
血泵三維整體模型分為兩個部分，一個是驅動電機部分：包括定子鐵芯、定子繞組、永磁轉子以及定子外殼；另一個是血液流動區(qū)域：包括前后導輪及其導葉、旋轉葉輪、軸承以及泵殼。血泵結構如圖1所示。
圖1 軸流血泵整體結構
利用商用流體仿真軟件進行相關邊界條件的設定，主要包括材料屬性、湍流模型、進出口邊界條件、轉速以及對流換熱系數(shù)等，其中血泵各部分的材料特性參數(shù)如表1所示。各部分熱源的生熱率通過商用熱仿真軟件計算，并與流體仿真模塊進行耦合。
展開 壓力容器內(nèi)的熱-流多物理場耦合數(shù)值仿真 ￥1000
<p>本案例建立了一壓力容器，考慮了兩種計算工況：（1）全開A口，關閉B口，關閉C口；（2）全開A口和B口，開放C口，容器內(nèi)的速度場、溫度場和壓力場的動態(tài)變化分布。仿真結果展示如下所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/342d08917781496b810f4fcd22fe8364.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>幾何模型</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9.gif" title="Untitled1-速度.gif" alt="Untitled1-速度.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202204/imgs/4f1eace9fa1d4d2fbe7753f109b4d5a9.gif?
展開 緊湊型熱交換器間斷翅片的湍流增強傳熱的流場FLUENT仿真分析 ￥299
針對緊湊型熱交換器出現(xiàn)了斷續(xù)和交錯翅片。間斷肋片上邊界層的不斷變化導致了高的傳熱系數(shù)，并且每個翅片后面的尾跡區(qū)域存在湍流混合。這比連續(xù)翅片熱交換器的傳熱效果更好。熱交換器示意圖如圖1所示。幾何包含在頂部和底部平面的對稱邊界條件。
假設在換熱器中加熱壓力為240k的液氨，翅片壁的溫度恒定為350k。液氨通過換熱器的質量流量為303.14 kg/s-m2，水力直徑為3.51 mm，液氨粘度為0.000152 kg/m-s，基于水力直徑的雷諾數(shù)為7000，為弱湍流區(qū)(即，低雷諾數(shù)湍流度)。仿真結果如下：
溫度場
壓力場
局部速度矢量圖
展開 XFlow實現(xiàn)內(nèi)流場流固、固固之間的熱對流熱傳導
內(nèi)流場的流固與固固之間熱傳導熱對流全網(wǎng)沒有相關案例。本案例首次實現(xiàn)。
【9月21-23日 鄭州 斯姆勒】流-熱-固多場耦合數(shù)值仿真與工程應用專題培訓
各企事業(yè)單位：
流-熱-固多場耦合現(xiàn)象廣泛存在于工程產(chǎn)品中，覆蓋于各個行業(yè)的應用，但是由于流-熱-固分析牽涉多場單向/雙向耦合計算等特點，使得設計和分析人員難以處理復雜的熱、結構、流體的耦合計算問題。目前對于這方面的系統(tǒng)性培訓比較缺乏，本培訓基于ANSYS Workbench軟件深入講解流-熱-固多場耦合分析的基本原理，求解方法和多場單向/雙向耦合分析的解決方法。為了讓廣大結構設計人員和CAE分析工程師掌握ANSYS Workbench平臺下流-熱-固多場耦合分析這個強大的多場耦合分析的模塊，特開設了“流-熱-固多場耦合數(shù)值仿真與工程應用專題培訓”課程。具體內(nèi)容如下：
一、培訓目標：
（一）、理解流-熱-固多場耦合分析的計算原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握流-熱-固多場耦合分析的計算方法和分析技巧；
（四）、掌握解決流體、結構和熱多場耦合耦合、熱疲勞、熱斷裂計算等熱點問題；
（五）、培養(yǎng)獨立工程結構的流-熱-固多場耦合分析能力。
二、增值服務：
1、贈送培訓同屏錄制高清視頻（價值2680元）
2、贈送資料包；
3、一個單位同時報名2人享有9折優(yōu)惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優(yōu)惠；持本人學生證享有8.5折優(yōu)惠。
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展開 PAW焊接熔池_小孔流場與熱場動態(tài)行為的數(shù)值分析
PAW焊接熔池_小孔流場與熱場動態(tài)行為的數(shù)值分析.1.rar
PAW焊接熔池_小孔流場與熱場動態(tài)行為的數(shù)值分析2.rar
Workbench fluent風力發(fā)電機組葉片流場及溫度場仿真，附詳解視頻及原模型 ￥96
軟件會自動創(chuàng)建接觸，無需單獨設置即可，流場會自動識別為接觸面。
關閉該模塊進入fluent模塊，雙擊對應模塊即可進入流體模塊。
3. 求解設置與邊界條件
材料屬性與求解器配置
材料庫設置，在Fluent中雙擊空氣材料（Air），可以設置對應材料屬性。
淺析離心壓縮機設計與流固耦合仿真
為了探明葉輪溫度場模型及應力場模型，對于葉輪產(chǎn)生的應力破壞，以離心壓縮機為研究對象，進行基于流固耦合的數(shù)值模擬研究，對于離心壓縮機的熱力學特性和可靠性研究具有重要意義。流固耦合是指在流場作用下變形固體的各種行為以及固體變形對流場的交互影響。從CAE實現(xiàn)方式來看，主要有雙向耦合和單向耦合兩種方式，考慮到實現(xiàn)難度和計算成本，本文主要介紹基于Simerics-MP+與ANSYS之間的單向耦合過程。即如何利用Simerics-MP+進行壓縮機的熱流場仿真，并結合有限元分析工具進行壓縮機的流固耦合仿真分析，通過離心壓縮機內(nèi)部流場與葉輪流固耦合強度分析，從熱氣動分析角度研究葉片失效（斷裂等）因素對于葉輪結構設計的參考和優(yōu)化指導。
壓縮機設計與流固耦合仿真技術路線
本技術方案引入專業(yè)的壓縮機參數(shù)化設計工具CFturbo，壓縮機熱流場仿真分析工具Simerics-MP+（原PumpLinx），以及有限元分析工具來進行壓縮機的設計仿真優(yōu)化和結構校核模擬。其中CFturbo與Simerics-MP+之間具備設計仿真的無縫集成接口，即CFturbo設計的方案模型可在CFturbo中直接轉換為Simerics-MP+可用的模型，并自動啟動Simerics-MP+進行熱流體計算，而無需其他的前處理和求解設置工作。
展開 Cradle CFD—專業(yè)熱流場分析工具
Cradle CFD 是MSC Software公司開發(fā)的一系列CFD 仿真和可視化軟件集合。憑借較高效的處理速度、工程實用性和用戶高滿意度，Cradle已被廣泛地應用于汽車、電子等領域，以解決熱流耦合問題。依托聯(lián)合仿真功能，不僅可實現(xiàn)與三維多物理場耦合（結構、聲學、電磁、機械），還能夠與一維系統(tǒng)級仿真工具和多學科優(yōu)化平臺耦合，實現(xiàn)多物理場協(xié)同仿真，例如Adams、Romax、FFT、Abaqus、GT、KULI等工具。
Abaqus流場（流-固耦合）仿真案例講解
Abaqus流場（流-固耦合）仿真案例講解
水泥窯頭冷卻器換熱管流場均勻性模擬 ￥15
項目簡介
某為水泥窯頭冷卻器進氣結構為異形梯形結構，進氣管道斜45°插入進氣口，且進氣管道風速較高，約24.4m/s，煙氣在進氣口內(nèi)難以均勻擴散，為保證換熱效率，需保證換熱管進氣斷面煙氣分布均勻，故建立冷卻器及其進出氣管道模型，做CFD模擬如下。
建立模型
建立三維模型如下：
三維模型
計算參數(shù)及邊界設置
工況煙氣量705969m3/h，工況溫度450℃。
選用標準k~e湍流模型，采用有限體積法離散求解域，對流項選用一階迎風離散格式，采用壓力速度耦合SIMPLE算法對離散方程進行求解。假定流體是不可壓縮的，作定常流動，整個模擬過程為等溫過程，不考慮傳熱。
冷卻器進口采用速度入口邊界條件，需要計算其湍流參數(shù)，包括湍流強度I和水力直徑d，出口采用壓力出口，殼體及導流板等視為絕熱壁面，對于壁面的邊界層區(qū)域采用標準壁面函數(shù)。
結果及分析
4.1原始狀態(tài)
原設計結構下，冷卻器的模擬運行狀態(tài)如下：
速度流線圖
換熱管進口向上100mm斷面速度云圖及均勻性判定
不考慮傳熱，氣體熱脹冷縮的情況下，原結構冷卻器的運行阻力如下：
原設計結構下，煙氣順管道斜45°進入進氣口，管道風速大且煙氣在進氣口內(nèi)擴散距離較短，導致進氣口內(nèi)的煙氣分布極不均勻，換熱管進口斷面的最大風速達約24.1m/s，并且進入換熱管煙氣的速度方向與豎直方向夾角較大，換熱管內(nèi)煙氣速度平均達約18m/s，長期運行極易磨破換熱管及其耐磨襯套，原結構冷卻器的運行阻力約835Pa。
4.2添加均流裝置
展開 熱流固耦合場穩(wěn)態(tài)分析實例
熱流固耦合場穩(wěn)態(tài)分析實例（Fluent+Steady Thermal）；
網(wǎng)格工具Ansys Meshing，模擬平臺Workbench；
問題描述：
01 組合分析模塊；
02 導入幾何文件；
03 生成流體區(qū)域；
04 設置對稱面
05 劃分網(wǎng)格
06 標記面
07 在fluent中定義溫度單位
08 定義物理模型（湍流）
09 打開能量方程
10 定義流體材料屬性（水）
11 定義鋼管材料屬性（鋼）
12 指定區(qū)域材料類型
13 定義邊界條件（入口流速，溫度）
14 求解控制
15 初始化
16 監(jiān)控
17 求解
18 在 Steady-Thermal中定義邊界條件
19 求解
總結：
01 Fluent中包含了流場和鋼管；
02 將Fluent的溫度結果傳遞到Steady-Thermal中；
Txingguan.7z
展開 斜齒圓柱齒輪載荷分布及熱彈流溫度場分析
3.1.2.熱彈流基本方程
流體潤滑雷諾方程為：
Figure 7.Contact analysis model of helical gear
圖7.斜齒輪齒面接觸分析模型
漳河工程管理局始終堅持“以水為主、綜合開發(fā)、多種經(jīng)營、全面發(fā)展”的水利經(jīng)營方針，以資源為依托，大力發(fā)展水利經(jīng)濟。
式中：
式中，h0為油膜中心處膜厚，R為綜合曲率半徑，E為當量彈性模量。
能量方程：
運動方程：
能量方程邊界條件：
3.2.熱彈流方程的求解及結果分析
3.2.1.熱彈流方程的求解
將方程(11)～(18)進行無量綱化，采用有限差分法進行離散，x方向離散成81 個不等距點，z方向離散成21 個等距點，在給定溫度場情況下，求解雷諾方程，得到油膜壓力和厚度分布，在給定壓力和油膜厚度情況下求解能量方程，采用逐行掃描法求解溫度場，將兩者聯(lián)立循環(huán)求解，直至得到穩(wěn)定溫度場。采用有限元方法求解本體溫度，熱平衡時潤滑油溫度toil=60° C，通過有限元法[8] [9]求解得到本體溫度t0=396 K (1 23° C )，如圖8，潤滑油參數(shù)如表2所示。
展開 基于ANSYS Workbench流-熱-固多場耦合算法演繹
迭代耦合
迭代耦合，主要通過兩個不同的求解器完成不同場的變量求解，然后通過一個數(shù)據(jù)映射模塊，再考慮場之間耦合的一種方法。該方法適用于流-固耦合計算，流-熱耦合計算。該種方法，流體的求解主要通過Fluent完成，結構的求解可以使用結構模塊或結構熱模塊，由用戶的需求確定。場之間的數(shù)據(jù)交換模塊稱為系統(tǒng)耦合器，如圖3所示。
圖3 基于系統(tǒng)耦合器的迭代耦合計算
圖4和5分別給出了基于系統(tǒng)耦合器的流固和流熱耦合計算分析系統(tǒng)。流固耦合計算中，主要通過系統(tǒng)耦合器交換流體壓力與結構變形數(shù)據(jù)，流熱耦合計算中，主要基于對流換熱計算公式進行數(shù)據(jù)交換。
圖4 基于系統(tǒng)耦合器的流固耦合計算
圖5 基于系統(tǒng)耦合器的流熱耦合計算
如圖6所示，給出了迭代計算過程中場之間的數(shù)據(jù)映射無誤差曲線，默認的數(shù)據(jù)映射殘差為1%。
圖6 迭代計算過程中場之間的數(shù)據(jù)映射誤差曲線
展開 