靜態氣動仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
靜態氣動仿真的視頻教程
基于icem+fluent飛機螺旋槳氣動仿真與噪聲仿真
(螺旋槳仿真/旋翼仿真/風機仿真/旋轉機械仿真) 有疑問和建議請私信我，共同交流進步！ 注：視頻涉及的所有文件在附件中，請一起下載！
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電磁閥二維磁場靜態仿真
針對電磁閥靜態分析的流程進行錄屏和講解，主要項包括： ① 二維磁場分析，包含網格剖分、激勵邊界加載、結果查看整個流程；不包含幾何創建。 ② 激勵：加恒定電流； ③ 具體結果項：網格示意圖、磁密結果、磁場強度、電磁力等 有問題隨時聯系我，我會多多看評論的喔
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基于icem+fluent飛機氣動仿真
本課程從Catia模型處理，到ICEM劃分網格，再到Fluent設置，詳細介紹固定翼飛機(DLR-F6翼身融合體)的氣動仿真過程，并包括各種云圖，壓力系數，氣動力系數的后處理以及和風洞實驗數據的對比，邊界層的處理等，可以得到指定來流速度，攻角，雷諾數的情況下，飛機的升力、阻力、力矩系數，以及機翼各截面位置的壓力系數等流場情況以及氣動力情況！
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靜態氣動仿真的實例教程
本案例利用Fluent 合成風法對高速列車橫風影響下的靜態氣動特性展開仿真，主要是對比了幾種不同邊界條件的影響，確定更為合理的邊界條件，為后續的橫風計算提供參考。對橫風32m/s（風向角90°）、行駛速度為300km/s的復興號展開仿真，該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考。通過此案例后續可以對不同橫風角度、不同模型、不同行駛速度等工況展開類似仿真計算。
1 合成風法說明
當給定邊界條件時，對于側風的設置如下：假設動車組列車的行駛速度為v，列車運行方向為向左運行，此時風作用于列車的空氣流動的速度為?v。給定一個確定的側風速度w，側風向下作用，風向角度為a。由于作用于列車運行方向反向的空氣流動速度與作用在列車側壁上的側風速度共同作用，產成了合速度u。在計算過程中，設置合速度u為入口邊界速度矢量。
2 workbench 設置
本案例計算模型簡單，且為瞬態計算，僅需選擇Fluent（帶網格劃分模塊即可），相關的workbench設置如下圖：
3 SCDM 設置
3.1 導入幾何
本案例對比了常見的兩種建模方式，與三種不同的邊界。
建模方式一
建模方式二
可以發現，主要區別在于列車的角度，建模方式一列車平行于x軸。建模方式二列車與x軸有夾角。
4 Fluent meshing 設置
采用了Fluent meshing進行前處理，采用多面體的方法對體網格進行劃分。具體的劃分結果如下圖所示：
5 FLUENT 設置
5.1 General設置與網格導入
由于本文只探討穩態計算結果，此處的設置比較簡單。
5.2 邊界條件設置
地面設置為free-slip，幾何圖中未標注的其他邊界為對稱面。
展開 本案例利用Fluent，對TTCP鏡像對稱模型（考慮無旋運動時,和標準模型的氣動特性一致）氣動性能問題進行了仿真計算。該案例僅對TTCP模型的穩態計算進行了簡單演示，用于確定本案例網格劃分、幾何建立的準確性。
本案例來源由相關讀者提供。
本文僅計算了馬赫數為2.0的工況，計算結果與相關文獻結果較為接近。
1 workbench 設置
1.1 選擇流體流動（帶有Fluent 網格劃分功能的Fluent）
下圖為本案例的workbench界面，實際可以直接采用帶有Fluent 網格劃分功能的Fluent。
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
為了便于后續的旋轉運動，此處選擇將流體域分為內外兩個部分。
3 FLUENT MESHING設置
采用了Fluent meshing進行前處理，采用多面體的方法對體網格進行劃分。
4 FLUENT 設置
4.1 General設置
由于是靜態求解問題，此處設置為穩態計算模式。
4.2 材料定義
本案例中會使用壓力遠場邊界，因此需要重新設置空氣材料，設置為理想氣體。
4.3 模型設置
采用k-w SST 湍流模型。
4.4 邊界條件設置
將火箭炮設置為壁面。
將其他壁面設置為壓力遠場邊界。
4.5 計算設置
進行初始化，初步計算100步。
開啟阻力監測，對火箭炮的氣動性能展開監測。
為了準確檢測阻力系數，需要修改相關的計算參考值，具體數值如下。
進一步進行流場計算，直到阻力值趨于穩定。由下圖可知，本案例的阻力系數為0.76。相關文獻的計算結果為0.75，計算結果基本一致，可以用于后續的進一步計算。
展開 6.2 后處理云圖結果
對穩定后的表面壓力云圖進行繪制，可以發現，壓力云圖與Fluent 合成風法高速列車橫風靜態氣動特性仿真（一）結果一致。因此為了快速計算，對于橫風影響可以采用合成速度法進行計算。而動網格的方法適合于列車在不同地形中（例如隧道）前進，無法通過靜態模擬的場景。
云圖動畫結果如下圖所示：
PS:陣風模型
陣風模型僅需修改入口速度表達式（后續將開展對變速度入口的介紹）即可，其余設置一致，為了節省篇幅，再此一并介紹。
入口速度表達式如下圖：
相關結果如下：
摘要：基于AMESim仿真分析軟件，對氣動閥門內部的運動規律、閥門內部零組件相互運動關系進行了研究，并采取了非接觸測量方法，測量了閥門內部閥桿運動速度，確定了仿真分析的正確性。結果表明：氣動閥門在打開瞬間，閥桿會有較大的運動速度，并可能發生頂桿與閥桿的反向碰撞問題，給頂桿或閥桿帶來損傷。
關鍵詞：氣動閥門；內部運動規律；運載火箭
引 言
氣動閥門廣泛應用于運載火箭的加注、泄出、排氣等系統，在飛型號的排氣閥、安溢閥，在研型號的加注閥、排氣閥等多采用氣動控制閥。隨著閥門的直徑、流量的 增大，閥門的結構尺寸和重量也越來越大。氣動閥門的控制氣一般為高壓氣（約5 MPa），在此氣體壓力下，強制作動器內的頂桿迅速運動，推動活閥打開。隨著閥門口徑的增大，頂桿、活閥的快速運動和撞擊，帶來了閥門的動強度問題。因此 對閥門內部閥芯、強制頂桿運動規律的研究越來越重要。
張永彬等基于Adams軟件對一種快速泄放閥的響應特性進行了仿真與分析，得出泄放閥閥芯運動規律和內部氣體壓力變化規律；吳建軍等通過Simulink軟件對抽油泵泵閥進行仿真，得到泵筒內的液體壓力變化規律曲線、泵閥打開高度曲線及泵閥運動速度曲線；余鋒等采用ABAQUS軟件分析了保險閥導向桿斷裂故障，得到導向桿設計動強度不足的故障原因；
孫海亮等研究了充氣開關閥桿斷裂問題，得到閥桿斷裂失效機理；潘英朋等提出了一種低溫氣動閥門方案，并對波紋管等關鍵零件進行了計算和分析；王春民等研究了自鎖閥在振動和沖擊環境下性能變化情況。
本文以某火箭用加注閥為例，對氣動閥門內部運動規律進行了研究，采用AMESim軟件對閥門運動特性進行了分析，確定了閥門內部頂桿和閥桿間的運動關系，并采用非接觸測量手段得到閥門在打開時的活閥運動速度，以驗證仿真分析的正確性。
展開 然后運行仿真計算，通過MSC Apex Structures使用基于MSC Nastran技術的集成求解器。
圖3：約束
亮點與優勢：
? 幾何易于編輯，快速構建有限元模型。
? 對有限元模型中的材料，屬性，網格一致性，連接以及邊界條件進行驗證。
? 有限元模型可以從MSC Apex導出，并在單獨的前/后處理器中使用。
結 果
圖4：變形云圖
圖4顯示了變形結果。左邊是真實比例的變形，未變形的幾何圖形顯示為藍色，而變形的幾何圖形用紅色標記。由于變形與模型尺寸相比非常小，在真實縮放時變形是看不到的，所以在圖片中，變形被放大為模型最大尺寸的5%，很明顯，最大的位移出現在管的左端。
圖5：馮·米塞斯應力云圖
圖5顯示了馮·米塞斯的應力云圖。最大應力的位置用暗紅色標出，很明顯，這些危險部位通常在接頭部位。因此，如果要進行優化設計，需要密切關注這些節點。
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本案例利用Fluent中的MRF模型，對離心泵性能問題進行了仿真計算。該案例僅對離心泵的穩態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。本案例采用的離心泵為8個葉片，以轉速為1200rpm，入口質量流量為280kg/s為標準設計相關模型，實際計算時采用3m/s的速度入口。
1 workbench 設置
本案例具體設置如下圖 ：
2 SCDM
本案例利用Fluent重疊網格與UDF,對撲翼機的氣動特性展開仿真。該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考。通過此案例后續可以對進一步添加udf代碼與更換模型，實現更為復雜的撲翼機運動，對其展開氣動仿真計算。
1 UDF說明
在本研究中采用重疊網格模型對撲翼機撲翼運動進行模擬。本案例選擇DEFINE_CG_MOTION進行定義，omega[0]代表z軸旋轉方向，本案例設計翼型上下擺動18°
本案例利用Fluent重疊網格與UDF,對NACA0012翼型擺動的氣動特性展開仿真。該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考。通過此案例后續可以對不同初始迎風角度、不同模型、不同速度等工況展開類似仿真計算。
1 UDF說明
在本研究中采用重疊網格模型對NACA0012翼型俯仰運動進行模擬。本案例選擇DEFINE_CG_MOTION進行定義，vel[1]代表y軸方向，
6.2 后處理云圖結果
對穩定后的表面壓力云圖進行繪制，可以發現，壓力云圖與Fluent 合成風法高速列車橫風靜態氣動特性仿真（一）結果一致。因此為了快速計算，對于橫風影響可以采用合成速度法進行計算。而動網格的方法適合于列車在不同地形中（例如隧道）前進，無法通過靜態模擬的場景。
本案例利用Fluent 合成風法對高速列車橫風影響下的靜態氣動特性展開仿真，主要是對比了幾種不同邊界條件的影響，確定更為合理的邊界條件，為后續的橫風計算提供參考。對橫風32m/s（風向角90°）、行駛速度為300km/s的復興號展開仿真，該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考。通過此案例后續可以對不同橫風角度、不同模型、不同行駛速度等工況展開類似仿真計算。
本案例利用Fluent的RBM模型，對TTCP模型氣動性能問題進行了仿真計算。相關設置見Fluent MRF 旋轉卷弧翼彈箭氣動仿真。本案例以該文章的計算結果為初始值，展開了旋轉卷弧翼彈箭氣動仿真計算。
所有設置一致，因此進行如下兩步設置。
注意：由于計算資源，此處計算對網格進行了簡化，如果要進行準確計算，請下載相關案例自行進行精細網格劃分！！！
1 FLUENT 設置
1.1 General
本案例利用Fluent的MRF模型，對TTCP模型氣動性能問題進行了仿真計算。該案例僅對TTCP模型的彈體穩妥旋轉計算進行了簡單演示，后續將對其各項氣動性能參數繼續計算。
本文僅計算了馬赫數為1.1、攻角為4°的工況，并展開相關的后處理計算。
1 workbench 設置
1.1 選擇流體流動（帶有Fluent 網格劃分功能的Fluent）
下圖為本案例的workbench界面，一共分為三個模塊
本案例利用Fluent，對TTCP鏡像對稱模型（考慮無旋運動時,和標準模型的氣動特性一致）氣動性能問題進行了仿真計算。該案例僅對TTCP模型的穩態計算進行了簡單演示，用于確定本案例網格劃分、幾何建立的準確性。
本案例來源由相關讀者提供。
本文僅計算了馬赫數為2.0的工況，計算結果與相關文獻結果較為接近。
1 workbench 設置
1.1 選擇流體流動（帶有Fluent 網格劃分功能的
<p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/lR4GOtoy9vIe2Bd4SLFajiaIJfbC2ufTm1icypElyDtrA0EIN710scEPNIia91FuEKcFgL159hmcm7NowByiaMWEIQ/640?wx_fmt=png&from=appmsg" width="718
