阻力特性分析的案例
案例 | 基于CFD仿真的潛航器不同航行狀態(tài)下阻力特性模擬與評(píng)估
水下航行器在航行時(shí)，會(huì)受到水流的阻力，其在航行過(guò)程中的阻力性能會(huì)影響其快速性, 水下航行器的快速性是評(píng)價(jià)其綜合航行性能的一項(xiàng)重要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)。隨著各種反潛設(shè)備的發(fā)展，水下航行器的航行安全問(wèn)題不容忽視，提高航行器的快速性已經(jīng)成為各國(guó)重要的軍事研究課題，因而對(duì)其阻力的預(yù)報(bào)精度也有了更高的要求，suboff潛艇作為一種常見的水下航行器模型，曾在國(guó)際上被各大海洋強(qiáng)國(guó)進(jìn)行充分的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究，本文以suboff模型對(duì)水下航行器阻力計(jì)算展開介紹。
2、計(jì)算方法
2.1幾何模型
在本研究中，在數(shù)值模擬中主要考慮的模型為全附體 SUBOFF 模型（配置8）[1]。設(shè)計(jì)的 CAD 模型的尺寸如圖1所示。SUBOFF 模型是一個(gè)軸對(duì)稱船體，總長(zhǎng)度為 4.356 m，等直段最大直徑 D 為 0.508 m。SUBOFF 型號(hào)在船體上方有一個(gè)艦橋，其前緣位于距船頭 0.924 米（1.820D）處，后緣距離 1.293 米（2.545D），因此艦橋的總長(zhǎng)度為 0.368 米（0.724D）。船尾有四個(gè)相同的附件，呈“十”字形布置（垂直和水平控制平面）。
圖 1 具有完全附體suboff潛艇模型/側(cè)視圖（左）和正視圖（右）
2.2 數(shù)值方法
在本研究中，數(shù)值模擬的湍流雷諾數(shù)均在107以上，采用了RANS方程求解，其以笛卡爾張量形式書寫的連續(xù)性和動(dòng)量方程分別如下：
其中，ρ 是體積分?jǐn)?shù)平均密度；u 是流動(dòng)速度，可以分解為均值 和波動(dòng)分量u’；p 是壓力項(xiàng)；μ 是動(dòng)力粘度。
方程（2）中的最后一項(xiàng)表示湍流的影響，稱為雷諾應(yīng)力。基于 Boussinesq 假說(shuō) [2] 的雷諾應(yīng)力與平均速度梯度相關(guān)，能夠以如下公式給出：
其中，μt表示湍流粘度，k表示動(dòng)能，在湍流求解時(shí)，需選擇合適的湍流模型，以構(gòu)建μt和k相關(guān)的湍流封閉方程。
展開 【AICFD案例操作】潛艇阻力AI預(yù)測(cè)分析
圖5-2 結(jié)果預(yù)測(cè)
2）求解結(jié)果更新及導(dǎo)入
雙擊樹節(jié)點(diǎn) 報(bào)告> 力，設(shè)置方向參數(shù)，選取區(qū)域面列表中hull，單擊應(yīng)用，讀取升阻力數(shù)據(jù)。
圖5-3 數(shù)據(jù)讀取
圖5-4 數(shù)據(jù)查看
3）結(jié)果對(duì)比
① 在進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算之前， 可以先進(jìn)行原始工況的計(jì)算，然后和預(yù)測(cè)后的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)；
② 升阻力，壁面壓力和中心截面速度對(duì)比。
表1 升阻力數(shù)據(jù)對(duì)比
表2 壁面壓力對(duì)比
表3 中心截面速度對(duì)比
① 單擊菜單欄 后處理>云圖，選取位置和變量參數(shù)，設(shè)置等級(jí)參數(shù)，點(diǎn)擊應(yīng)用，讀取潛艇表面壓力云圖；
② 壁面壓力云圖對(duì)比。
圖5-5 原始工況
圖5-6 預(yù)測(cè)結(jié)果
① 單擊菜單欄 后處理> 面，創(chuàng)建中心截面, 然后單擊菜單欄 后處理> 云圖，查看流場(chǎng)中心截面速度分布云圖，點(diǎn)擊應(yīng)用，讀取中心截面速度分布圖；
② 中心截面速度云圖對(duì)比。
圖5-7 原始工況
圖5-8 預(yù)測(cè)結(jié)果
展開 船舶阻力CFD模擬分析 ?
船舶阻力預(yù)報(bào)CFD研究現(xiàn)狀
在船舶行業(yè)，CFD能準(zhǔn)確捕捉復(fù)雜流動(dòng)形態(tài)及結(jié)構(gòu)；流動(dòng)區(qū)域平均物理量（速度及壓力）的預(yù)報(bào)已達(dá)到較高精度；固壁邊界的水動(dòng)力系數(shù)（摩擦阻力和粘壓阻力系數(shù)）的預(yù)報(bào)已達(dá)到一定精度，可用于初步設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等工程應(yīng)用問(wèn)題；自由表面流動(dòng)的計(jì)算進(jìn)步較快，波形的預(yù)報(bào)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)?shù)木取?通過(guò)CFD計(jì)算分析，可以對(duì)多個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案給出正確的排序。比之單由水池試驗(yàn)，CFD分析的長(zhǎng)處是它允許對(duì)更寬范圍的備選船型方案進(jìn)行測(cè)試。比較理想的做法是，它適合用來(lái)選擇有希望的備選設(shè)計(jì)方案作進(jìn)一步的水池試驗(yàn)。CFD也指明對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)的部位和方法，比如，顯示出船身上的壓力分布的細(xì)節(jié)。
船舶阻力計(jì)算CFD的解決方案
船舶阻力計(jì)算CFD應(yīng)用需求
船舶的水動(dòng)力性能（快速性、適航性、操縱性）是由繞船的流場(chǎng)特性而決定，從理論上講通過(guò)求解描述流場(chǎng)特性的流體動(dòng)力學(xué)方程就能對(duì)相應(yīng)的水動(dòng)力性能做出預(yù)報(bào)。然而，由于自由面的存在、船體幾何形狀復(fù)雜（特別是船尾）、附體較多，導(dǎo)致自由面水波、流體分離、旋渦等現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得流場(chǎng)中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，即使有了描述流動(dòng)過(guò)程的微分方程式也不可能得到解析解，因此，長(zhǎng)期以來(lái)船模試驗(yàn)便成了研究船舶周圍流場(chǎng)特性的一個(gè)必不可少的手段。然而，船模試驗(yàn)不僅周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、很難得到詳細(xì)的局部流場(chǎng)信息，同時(shí)因?yàn)槌叨刃?yīng)，船模實(shí)際上并不能真實(shí)地再現(xiàn)實(shí)船的流動(dòng)情況，存在很大的局限性。新的水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)手段的引入已十分必要。
船舶阻力的CFD計(jì)算盡管存在自由表面、高雷諾數(shù)等多種難題，但近30年來(lái)通過(guò)人們不懈的努力，從勢(shì)流理論線性計(jì)算到非線性計(jì)算，從理想流體到粘性流體，從薄邊界層到全NS方程的求解，直至考慮自由面的NS方程的求解，CFD方法在計(jì)算能力和實(shí)用方面都發(fā)生了深刻的變化。過(guò)去只是在大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)才有的計(jì)算方法，如今已有很多商業(yè)化的CFD軟件可以應(yīng)用。
展開 自升式海洋平臺(tái)拖航阻力計(jì)算分析
目前比較通用的水動(dòng)力學(xué)軟件有CFD和AQWA,為目前應(yīng)用廣泛的海上浮體和浮式結(jié)構(gòu)操作模擬軟件， 不僅可以很好地計(jì)算浮體的穩(wěn)性和水動(dòng)力特性， 還可以對(duì)浮體的系泊、下水、吊裝和扶正等工況進(jìn)行計(jì)算分析[3].CFD軟件可以計(jì)算靜水中和波浪中的阻力載荷，計(jì)算耗費(fèi)資源多、周期長(zhǎng)，但是計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確.AQWA軟件是ANSYS的一個(gè)水動(dòng)力模塊，只能計(jì)算波浪中的阻力，相對(duì)CFD而言，計(jì)算速度快、效率高，計(jì)算結(jié)果也相對(duì)準(zhǔn)確.
數(shù)模分析計(jì)算波浪阻力是一個(gè)基于勢(shì)流理論的平均漂移力，作為拖船選取的理論依據(jù)是可行的，但瞬時(shí)的波浪力有可能很大，要注意一些異常波浪對(duì)船和平臺(tái)的破壞，并特別注意自振周期.
2.1 CFD數(shù)值計(jì)算模型
計(jì)算步驟如下：
(1) 平臺(tái)模型按照縮尺比1∶1繪制，忽略物理模型主甲板以上組件，忽略平臺(tái)艏部、尾部存在的三樁腿開口，如圖2所示.
(2) 計(jì)算域長(zhǎng)330 m、寬300 m、高50 m, 如圖3所示.
(3) 網(wǎng)格選用切割體網(wǎng)格單元，平臺(tái)濕表面選用面加密，平臺(tái)周圍流場(chǎng)采用雙層加密，并針對(duì)水體自由表面(根據(jù)不同波浪，加密范圍略有不同)和淺水水底進(jìn)行單獨(dú)加密，網(wǎng)格總數(shù)約為316×104/485×104,如圖4所示.
(4) 湍流模型為k-ε RANS模型.
(5) 時(shí)間步長(zhǎng)為10 ms, 內(nèi)部迭代數(shù)為5.
表6所示為CFD計(jì)算結(jié)果.
圖2 數(shù)值計(jì)算模型-平臺(tái)模型
圖3 數(shù)值計(jì)算模型-計(jì)算域
圖4 CFD數(shù)值計(jì)算模型-網(wǎng)格
表6 CFD計(jì)算平臺(tái)在靜水和波浪中的總阻力結(jié)果統(tǒng)計(jì)值
2.2 勢(shì)流數(shù)值計(jì)算模型
圖5～7所示為勢(shì)流計(jì)算的模型、流體域和網(wǎng)格.
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某廠脫硫塔整體系統(tǒng)阻力分析 ￥15
項(xiàng)目簡(jiǎn)介
某廠脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法，采用出口直排鋼煙囪，系統(tǒng)不設(shè)增壓風(fēng)機(jī)，脫硫系統(tǒng)阻力由窯尾風(fēng)機(jī)克服，風(fēng)機(jī)位于系統(tǒng)前端，脫硫系統(tǒng)正壓運(yùn)行。運(yùn)行一段時(shí)間后，系統(tǒng)在滿負(fù)荷運(yùn)行中出現(xiàn)阻力大的情況，現(xiàn)場(chǎng)分析可能為二級(jí)除霧器結(jié)垢，即除霧器葉片表面被漿液或顆粒物覆蓋，造成氣流通道變窄，但在停機(jī)后檢查，二級(jí)除霧器并無(wú)結(jié)垢現(xiàn)象，也無(wú)堵塞。因此分析為工況滿負(fù)荷后，煙氣量超過(guò)設(shè)計(jì)煙氣量，造成二級(jí)除霧器流速過(guò)大，阻力上升，這僅為推測(cè)，為驗(yàn)證這一推測(cè)。對(duì)脫硫系統(tǒng)建立三維模型做CFD流場(chǎng)分析，判斷運(yùn)行阻力異常的原因。
建立模型
根據(jù)圖紙建立三維模型如下：
三維模型
注：模型中托盤、噴淋層、超凈除霧器層均做簡(jiǎn)化處理。
計(jì)算參數(shù)及邊界設(shè)置
塔入口煙氣壓力1500Pa；塔入口煙氣溫度155℃；塔入口煙氣量716840℃
根據(jù)上述表格數(shù)據(jù)設(shè)置邊界參數(shù)如下：
入口：速度入口（velocity-inlet），20.13m/s
出口：壓力出口（pressure-outlet），0Pa
壁面：無(wú)滑移邊界條件，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，對(duì)流散熱系數(shù)5W/m2·K。
流體屬性：飽和濕空氣，其物性（密度、粘度和比熱等）由UDF定義，隨煙氣溫度變化，忽略液滴/液膜對(duì)氣相流場(chǎng)的反作用。
傳熱設(shè)置：以塔體內(nèi)噴淋域的吸熱反應(yīng)來(lái)模擬漿液與煙氣的傳熱。
考慮到煙囪內(nèi)產(chǎn)生旋流，湍流模型采用realizable k-e模型，湍流流場(chǎng)的計(jì)算采用有限體積法離散控制方程，算法采用Simple算法，對(duì)流項(xiàng)采用一階迎風(fēng)格式。
結(jié)果及分析
脫硫塔的模擬運(yùn)行結(jié)果如下：
展開 關(guān)于某除塵項(xiàng)目進(jìn)口阻力超大的模擬分析及結(jié)果方案 ￥15
對(duì)比如下：
主管道測(cè)點(diǎn)（i1）
進(jìn)氣口測(cè)點(diǎn)（i2）
阻力
實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
-1650
-2850
1200
模擬數(shù)據(jù)
777
34
743
磨停狀態(tài)阻力差別較大，考慮氣體走磨停路徑有管道漏風(fēng)現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查確實(shí)在磨停管道兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)間找到漏風(fēng)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)了漏風(fēng)處。
通過(guò)對(duì)比分析，我們找到了阻力過(guò)大的位置，在該處增加分流、導(dǎo)流措施，分析降阻效果，結(jié)果如下：
脫硝塔氣流均布及阻力CFD模擬分析
監(jiān)測(cè)面打點(diǎn)圖
3、 計(jì)算結(jié)果及分析
3.1 原始結(jié)構(gòu)
原脫硝塔模擬運(yùn)行狀態(tài)如下：
監(jiān)測(cè)面的速度云圖
整體速度流線圖
監(jiān)測(cè)面的速度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Sr
監(jiān)測(cè)面的速度入射角度
分析：監(jiān)測(cè)面的速度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Sr=65.82%，不滿足判定標(biāo)準(zhǔn)要求，且速度入射角嚴(yán)重偏大，速度角度偏大會(huì)造成局部催化劑磨損，應(yīng)該對(duì)該處的速度入射角進(jìn)行調(diào)整，從而滿足判定標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.2 添加導(dǎo)流板
調(diào)整導(dǎo)流板后脫硝塔模擬運(yùn)行結(jié)果如下：
監(jiān)測(cè)面的速度云圖
速度流線圖
監(jiān)測(cè)面的速度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Sr
監(jiān)測(cè)面的速度入射角度值
分析：通過(guò)導(dǎo)流板的均流及對(duì)高速氣流的擴(kuò)散作用，計(jì)算結(jié)果速度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Sr及速度入射角度都滿足判定標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.3阻力控制
脫硝塔進(jìn)出口煙道，其阻力模擬如下：
進(jìn)口管道：160Pa（包含進(jìn)口煙道與原煙道對(duì)接處局部阻力）
出口管道：248Pa（包含出口煙道與原煙道對(duì)接處局部阻力）
4、 結(jié)論
綜上所述，在管道及進(jìn)氣口處添加導(dǎo)流板后，監(jiān)測(cè)面位置的氣流均布效果已達(dá)到要求，速度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Sr=6.63%<15%，最大速度入射角小于10°，可以有效的避免催化劑積灰及氣流對(duì)催化劑的磨損。
展開 案例解析|滑雪運(yùn)動(dòng)員空氣阻力分析
在大多數(shù)情況下，分離會(huì)增加阻力。
另外可以觀測(cè)流線聚合和擴(kuò)散 (流線的疏密程度)。由于小于0.3馬赫的空氣被認(rèn)為是不可壓縮的，所以當(dāng)流域截面變窄時(shí)，空氣速度增大。由于幾何形狀/橫截面的變化，空氣的加速和減速可能再次產(chǎn)生阻力。通過(guò)平滑這些幾何/截面的變化，可以減緩速度的變化，從而減少阻力。
橫向和縱向流線如下圖所示：
縱向流線（a）
縱向流線（b）
縱向流線（c）
縱向流線（d）
橫向流線（a）
橫向流線（b）
噪聲分析
噪聲仿真分析是一門先進(jìn)的工程技術(shù)，且分析過(guò)程較為復(fù)雜及分析費(fèi)用昂貴。因此，通過(guò)引入了更簡(jiǎn)單的模型(“聲學(xué)類比”)來(lái)獲得局部噪聲產(chǎn)生的粗略估計(jì)，已達(dá)到判斷噪音源及優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯得更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
為了減少設(shè)計(jì)中的噪聲產(chǎn)生，可通過(guò)下圖查找“噪聲云”的來(lái)源。一般情況下，噪音是在氣流受到干擾的位置下游產(chǎn)生的。平滑表面、避免空腔和外延部件可以有效減少噪音的產(chǎn)生。
展開 除塵器改造氣流均布性及阻力分析案例介紹 ￥50
針對(duì)袋除塵器運(yùn)行阻力過(guò)高的流場(chǎng)分析 ￥20
目前中控顯示運(yùn)行阻力較高，經(jīng)分析除塵器結(jié)構(gòu)，問(wèn)題可能出現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1.來(lái)自磨機(jī)和增濕塔的煙氣匯合流入?yún)R風(fēng)箱，導(dǎo)致除塵器進(jìn)口煙氣分布不均。
2.且來(lái)自磨機(jī)的煙氣管道與主管道成直角相貫，導(dǎo)致進(jìn)口段阻力較高。
3.灰斗進(jìn)口管道最小斷面處風(fēng)速過(guò)高，導(dǎo)致設(shè)備阻力升高。
現(xiàn)通過(guò)模擬磨開和磨停兩種情況，并就以上問(wèn)題通過(guò)添加導(dǎo)流及改造灰斗進(jìn)氣管道的方式對(duì)設(shè)備內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化，降低設(shè)備阻力。
二、計(jì)算模型及邊界條件
2.1 計(jì)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(jiān)測(cè)面位置示意
2.2 邊界條件
計(jì)算參數(shù)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(jì)算磨開（假設(shè)磨機(jī)與增濕塔煙氣流量比為1:1）以及磨停兩種情況。進(jìn)口邊界條件為速度進(jìn)口，進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，壁面函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，固壁面設(shè)置為無(wú)滑移壁面。濾袋表面設(shè)定為多孔跳躍邊界。
計(jì)算結(jié)果及分析
3.1 原始方案
3.1.1 磨停
磨停狀態(tài)下，氣流從增濕塔流入，設(shè)備模擬運(yùn)行狀態(tài)如下：
速度流線圖
除塵器進(jìn)口截面(int2)速度云圖
灰斗進(jìn)氣口截面速度云圖
濾袋表面風(fēng)速
從流線圖中能夠看出，在原始方案下，由于缺少導(dǎo)流措施，氣流在從增濕塔進(jìn)入?yún)R風(fēng)箱后主要集中在匯風(fēng)箱底部，致使除塵器進(jìn)口氣流分布極其不均勻，int2截面最大風(fēng)速達(dá)到了26.3m/s。同時(shí)由于灰斗進(jìn)氣煙道存在收縮斷面，會(huì)使局部氣流速度增大，導(dǎo)致壓力損失增大，仿真結(jié)果表明，灰斗進(jìn)氣煙道內(nèi)的最大風(fēng)速達(dá)到了23.1m/s。
展開 自主仿真|基于PERA SIM Fluid的高速列車氣動(dòng)阻力分析
摘要：本文以高速列車車頭和單組車身模型為研究對(duì)象，使用安世亞太自主研發(fā)的通用流體仿真軟件PERA SIM Fluid進(jìn)行建模和仿真，研究其明線運(yùn)行時(shí)的氣動(dòng)特性，并與成熟商用CFD軟件對(duì)比，驗(yàn)證了PERA SIM Fluid的高精度和可靠性。
關(guān)鍵詞：高速列車；氣動(dòng)特性；PERA SIM Fluid
0 引 言
列車氣動(dòng)阻力與列車速度二次方成正比，隨著列車運(yùn)行速度的提高，氣動(dòng)阻力在總阻力中的占比增加，當(dāng)列車時(shí)速超過(guò)250公里時(shí)，氣動(dòng)阻力占總阻力的75%~80%，同時(shí)氣動(dòng)阻力特性關(guān)系到列車節(jié)能環(huán)保能力，還是選擇合理配置牽引動(dòng)力裝置的基本參數(shù)之一。
氣動(dòng)阻力由壓差阻力和摩擦阻力組成，摩擦阻力是指列車運(yùn)行時(shí)黏性切應(yīng)力沿列車運(yùn)動(dòng)反方向形成的合力；壓差阻力是指列車表面壓力沿列車運(yùn)行反方向形成的合力。
列車相關(guān)阻力的計(jì)算，一直以來(lái)人們都沿用“戴維斯公式”：
式中：R為總阻力；V為相對(duì)靜止空氣的速度；A為滾動(dòng)機(jī)械阻力；B1為其他機(jī)械阻力；B2為空氣動(dòng)量阻力；最后一項(xiàng)為列車所受外部氣動(dòng)阻力，系數(shù)C的計(jì)算公式為：
式中：ρ為空氣密度；S為列車迎風(fēng)面積；Cd為阻力系數(shù)。
通過(guò)數(shù)值模擬方法可以計(jì)算出列車所受的空氣阻力Fd，基于上述參數(shù)可得阻力系數(shù)的計(jì)算公式：
本文采用安世亞太自主研發(fā)的通用流體仿真軟件PERA SIM Fluid對(duì)列車單組車廂的氣動(dòng)性能進(jìn)行了仿真分析。
1.
展開 
某鋼廠雙列式金屬濾袋除塵器系統(tǒng)工藝管路阻力及流場(chǎng)模擬分析 ￥20
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介</strong></p><p>某鋼廠雙列式金屬濾袋除塵器，除塵器前端管道布置路線復(fù)雜且彎頭較多，可能造成運(yùn)行阻力較大；進(jìn)氣方式為灰斗進(jìn)氣，且進(jìn)口管道處有彎頭，可能會(huì)對(duì)袋室內(nèi)煙氣流場(chǎng)均勻性產(chǎn)生不利影響；為保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，需通過(guò)CFD對(duì)袋除塵器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，并添加合適的導(dǎo)流板，以確保濾袋底部間隙風(fēng)速、濾袋表面風(fēng)速、灰斗壁面溫度以及阻力均能滿足運(yùn)行要求。
展開 Moldex3D模流分析之機(jī)臺(tái)特性分析
由于射出成型機(jī)臺(tái)受到機(jī)械加工、材料、控制器性能等相關(guān)因素影響，使得理論與機(jī)臺(tái)實(shí)際結(jié)果始終存在著不小的差距，此時(shí)機(jī)臺(tái)特性分析就顯得尤其重要。機(jī)臺(tái)特性分析是透過(guò)使用Moldex3DAPP在射出現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行速度響應(yīng)(單段/多段)、壓力響應(yīng)(單段/多段)的資料采集與上傳后，根據(jù)其實(shí)際的速度反應(yīng)、壓力反應(yīng)等特性響應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析并建立出專屬于此機(jī)臺(tái)的機(jī)臺(tái)特性分析檔，再將此分析檔匯入射出機(jī)臺(tái)選擇頁(yè)面后即可使該機(jī)臺(tái)特性與Moldex3D求解器進(jìn)行整合，進(jìn)而縮小理論與現(xiàn)實(shí)的差距之方法。
「機(jī)臺(tái)特性分析」之應(yīng)用流程只需依照以下四大步驟及可完成：機(jī)臺(tái)特性實(shí)驗(yàn)→解析數(shù)據(jù)并產(chǎn)生機(jī)臺(tái)特性分析檔→于Moldex3D射出機(jī)臺(tái)選擇頁(yè)面中匯入機(jī)臺(tái)特性分析檔→進(jìn)行分析與結(jié)果比較。
操作流程
步驟 1：機(jī)臺(tái)特性實(shí)驗(yàn)
于Android手機(jī)上安裝Moldex3DAPP后建立新項(xiàng)目，并依照以下五個(gè)步驟依序輸入所需信息并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果提交給Moldex3D：
(1) 項(xiàng)目信息 → (2)初始實(shí)驗(yàn) → (3)充填速度實(shí)驗(yàn) → (4)保壓壓力實(shí)驗(yàn) → (5)檢查項(xiàng)目摘要并上傳實(shí)驗(yàn)資料。
注：本文著重于在Moldex3D的操作。如需深入了解在Moldex3DAPP如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)參閱其使用手冊(cè)。
步驟 2：解析數(shù)據(jù)并產(chǎn)生機(jī)臺(tái)特性分析檔
將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析后，會(huì)產(chǎn)生鑒定結(jié)果報(bào)告與機(jī)臺(tái)特性分析檔并提供給使用者。
(1) 機(jī)臺(tái)特性分析報(bào)告
(2) 機(jī)臺(tái)特性分析檔(*.mmip)
步驟 3：匯入機(jī)臺(tái)特性分析檔
(1) 使用機(jī)臺(tái)特性分析檔時(shí)，Moldex3D射出成型項(xiàng)目中的加工精靈切換到機(jī)臺(tái)接口，并在機(jī)臺(tái)設(shè)定中選擇新增。
展開 Moldex3D模流分析之快速設(shè)定不同成型階段的接口熱傳阻力
為了簡(jiǎn)化冷卻分析，我們往往會(huì)假設(shè)完美接觸，也就是假設(shè)相鄰的物體之間沒(méi)有熱傳阻力。然而從微觀角度來(lái)看，實(shí)際的物體之間必然存在間隙而形成熱傳阻力。此外，高分子材料與模具單元接觸的情況可能隨著成型過(guò)程不斷改變且十分復(fù)雜。
有鑒于此，Moldex3D Studio提供熱傳系數(shù)(HTC)邊界條件(BC)設(shè)定工具，協(xié)助用戶考慮接口的熱傳阻力。Moldex3D熱傳系數(shù)精靈提供友善且方便的流程，幫助用戶輕松設(shè)定各種材料、接觸壓力、粗糙度或是間隙大小的接口熱傳系數(shù)。同時(shí)使用者也可以根據(jù)分析需求，獨(dú)立設(shè)定不同成型階段的熱傳系數(shù)。
步驟 1：開始
準(zhǔn)備一個(gè)分析模型，生成實(shí)體網(wǎng)格后執(zhí)行最終檢察，或是匯入一個(gè)實(shí)體網(wǎng)格文件(MFE)。點(diǎn)擊邊界條件頁(yè)簽中的熱傳系數(shù)圖標(biāo)，喚起設(shè)定精靈，并指定邊界條件數(shù)據(jù)名稱。
備注：eDesign網(wǎng)格模型不支持熱傳系數(shù)邊界條件。
步驟 2：指定熱傳系數(shù)邊界條件位置
選取網(wǎng)格模型的表面元素，指定熱傳系數(shù)邊界條件作用的位置。使用復(fù)數(shù)選取功能(按住Shift鍵)和擴(kuò)散選取功能，可更有效率的指定邊界條件作用的表面元素。選取模式在建立新的邊界條件時(shí)預(yù)設(shè)為啟用，使用者可以點(diǎn)擊選取圖標(biāo)關(guān)閉或再次啟用選取模式。
備注：點(diǎn)擊選取旁邊的設(shè)定(齒輪圖標(biāo))，可以控制擴(kuò)散選取的參數(shù)。
備注：建立快速冷卻網(wǎng)格時(shí)，熱傳系數(shù)邊界條件只會(huì)作用在產(chǎn)品和嵌件之間的表面。
步驟 3：設(shè)定熱傳系數(shù)量值
在熱傳系數(shù)設(shè)定中，模內(nèi)、脫模、退火三個(gè)成型階段的設(shè)定分別支持不同類型的分析程序。勾選需要的階段啟用并設(shè)定合適的熱傳系數(shù)，以調(diào)整選取表面網(wǎng)格的熱傳阻力。取消勾選的階段，根據(jù)接口的種類和對(duì)應(yīng)的分析程序，會(huì)使用原本的默認(rèn)值。
備注：熱傳系數(shù)邊界條件不支持標(biāo)準(zhǔn)版翹曲分析。
展開 [案例分析]STARCCM+入門系列之——船舶阻力預(yù)測(cè)模擬
1、問(wèn)題描述本案例演示船舶阻力預(yù)測(cè)模擬的工作流程。船體置于虛擬拖曳試驗(yàn)池中，模型如下：
2、軟件設(shè)置
（1）選擇物理模型；使用 K-Epsilon 湍流模型和分離流求解器來(lái)求解瞬態(tài)雷諾平均納維－斯托克斯方程。在激活流體域體積(VOF) 模型后，選擇VOF波，來(lái)設(shè)置水面初始波的數(shù)據(jù)。物理模型的選擇如下：
（2）定義歐拉相；在連續(xù)體continuum中，右鍵單擊Models > EulerianMultiphase > Eulerian Phases 節(jié)點(diǎn)，創(chuàng)建新相，把新相命名為H2O，在H2O節(jié)點(diǎn)選擇液體和恒密度模型。同樣的方式設(shè)置空氣相，選擇氣體和恒密度模型，定義完的歐拉相如下：
（3）設(shè)置VOF波；在模擬期間，自由表面水位隨時(shí)間的變化而變化。 STAR-CCM+ 提供可讓您指定波初始條件和邊界條件的 VOF波模型。此處，在靜水中拖曳船。右鍵單擊Continua > Physics 1 > Models > VOF Waves> Waves，選擇New > Flat，在出現(xiàn)的Flat Vof Wave 1節(jié)點(diǎn)設(shè)置流和風(fēng)的速度；設(shè)置完Flat Vof Wave 1的屬性如下：
（4）設(shè)置初始條件；設(shè)置壓力、速度和體積分?jǐn)?shù)的初始條件。
（5）阻尼波反射；在流動(dòng)阻力模擬時(shí)發(fā)生波反射。波反射有兩個(gè)來(lái)源：一是來(lái)自邊界的波反射，二是由于突兀的網(wǎng)格過(guò)渡造成的波反射，為了避免這些波反射與真正的波場(chǎng)相互作用，從而導(dǎo)致結(jié)果無(wú)效。STAR-CCM+提供了 VOF 波阻尼功能。
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