結冰仿真的案例
Workbench之25 結冰分析
Workbench之25 結冰分析
Workbench提供3個結冰分析模塊，如下所述：
1. Fluid Flow - Icing (CFX) 結冰分析（CFX）
結冰（CFX）分析系統執行完全的結冰仿真，它包含單元與Ansys CFX組件系統鏈接，使用CFX求解器運行氣流分析，使用DROP3D求解器設置并運行滴落分析，使用ICE3D求解器設置并運行結冰分析，基于冰層堆積顯示網格，在CFD-Post或Viewmerical進行可視化后處理。
要在工具箱中顯示本系統，需要安裝FENSAPICE-WB擴展模塊，位于：[InstallDirectory]\ANSYS Inc\v212\fensapice\workbench文件夾，使用擴展模塊管理器載入。詳見Creating CFX/Fluent-based Icing Systems in the Ansys FENSAP-ICE in Ansys Workbench User’s Guide
2. Fluid Flow - Icing (FENSAP) 結冰分析（FENSAP)
（FENSAP）結冰分析系統執行完全的結冰仿真。
展開 2025大賽優秀作品 | 兩相散熱器結冰鼓脹失效機理的仿真研究
image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/3a77a9b0ea5b44499dbd804d508911cb.png">
</figure>
</figure><p><br></p><p>均熱板結冰鼓脹問題復現：毛細層結冰-空間壓縮-積水四周結冰-積水內部結冰</p><p><br></p><ul><li>熱管、均熱板在低溫場景下的內部結冰過程得到有效復現，仿真結論與實驗匹配；</li><li>獲得了游離水、毛細內水在低溫下的不同結冰演化規律；</li><li>有效定位了散熱器結冰鼓脹主要原因；</li><li>獲得了外部環境（溫降速率、低溫區間）對結冰鼓脹問題的影響規律。
展開 氣動仿真助推渦軸發動機型號研制全面加速
目前，防/結冰設計分析涉及兩相流、相變、傳熱傳質過程，技術難度大；冰風洞試驗成本高、周期長，給防冰系統設計及驗證造成了較大困難。動研所基于FLUENT軟件二次開發的防冰/結冰仿真分析軟件，能夠對過冷水滴撞擊特性、防冰熱平衡以及靜止部件的結冰冰形進行較為準確的模擬，如圖7所示，極大地提升了航空發動機防冰系統的設計能力。通過防冰/結冰仿真分析，不僅提高了防冰系統設計成功率，還解決了民用渦軸發動機研發中遇到的結冰關鍵點選取等技術瓶頸，促進了民用渦軸發動機適航取證工作的順利開展，大大降低了防/結冰試驗周期和成本，為渦軸發動機的安全性設計提供了堅實的保障。
圖7 進氣支板結冰冰形仿真與試驗對比
滑油系統多相流動仿真
渦軸發動機滑油系統的性能對整機的可靠性、壽命、安全性都意義重大，其內部涉及油氣兩相、液體撞擊固體壁面、旋轉湍流等復雜流動狀態，是典型的多相流動問題。目前，動研所采用體積函數法（VOF）兩相計算模型，開展了滑油潤滑系統的流動仿真分析，包括典型旋轉流動下的環下潤滑結構內部油/氣兩相流的流動狀態仿真，如圖8所示，仿真對收油效率的預測和試驗結果偏差基本達到工程需要。并且相較試驗而言，數值仿真周期短，比試驗研究更具靈活性，可以對試驗難以測量的內部復雜流場做出預測，獲取內部的油氣兩相流流動狀態和特性，為滑油系統管路、通道結構優化改進以及滑油消耗量精準預估提供了依據，對提高滑油系統收油效率、保證發動機的安全運轉均有重要意義。
展開 ANSYS發布新版SPACECLAIM和FENSAP-ICE
全新特性和增強特性列表如下：
http://s3.amazonaws.com/images.spaceclaim.com/RSIMG/SPC+2016+Fact+Sheet_PRINT-FNL.pdf
分析飛機結冰的航空航天工程師能立即受益于FENSAP-ICE和FENSAP-ICE Turbo的綜合尖端功能。新版也是ANSYS收購該技術后推出的第一個版本，能改進與同類領先的渦輪設備流體動力學仿真軟件ANSYS CFX的集成工作。增強型集成幫助用戶充分發揮FENSAP-ICE和FENSAP-ICE TURBO的獨特功能，更加精確地預測噴氣式發動機中冰的形成，從而優化設計，提高安全性。
新版為這兩種系統的用戶帶來了大量增強功能，幫助用戶更高效、更精確地預測飛機、發動機、探頭和組件的飛行中結冰情況。FENSAP產品系列集成了加速和效率提升功能，能夠幫助用戶在仿真驅動的產品研發過程中整合結冰預測信息。
ANSYS流體業務部的高級總監Andre Bakker指出：“新版精心優化了數據的導入導出功能，能更高效精確地實現FENSAP產品和ANSYS計算流體動力學解決方案之間的數據交換。最大限度地提高結冰仿真的精確度可確保，從分析中獲得的工程信息和由此做出的設計決策真正有助于提高飛行安全性?！?此外，FENSAP版還提供了一系列功能改進和擴展，能進一步提高效率，包括更靈活的網格剖分選項、加速解算法、直接抽取關鍵仿真結果和更強大的后處理功能等。這都有助于減少調查和求解復雜結冰問題所需的時間和工作量。
全新特性和增強特性列表如下：
http://www.ansys.com/Products/Fluids/ANSYS+FENSAP-ICE
關于ANSYS, Inc.
作為全球工程仿真領域的領先企業，ANSYS在眾多產品的創造過程中都扮演著至關重要的角色。
展開 
Ansys航發及燃機行業解決方案
- FBO工況是涉及大變形、材料非線性以及接觸非線性的強非線性
瞬態動力學問題，給有限元仿真帶來了極大的挑戰。
Ansys仿真工具
‐ Ansys LS-DYNA
客戶價值
‐ Ansys LS-DYNA能夠提供豐富的本構模型用于FBO仿真，同時考慮應變率的對高速碰撞的影響，并行計算效率極高。
飛行結冰仿真
工程挑戰
‐ 積冰可能堵塞發動機進氣道、內涵道，增加壓力損失；如果吸入內部，會破壞發動機部件，導致推力損失、熄火和瞬態性能的下降；
Ansys解決方案
‐ Ansys(Fensap & Fluent Icing)結冰將結冰涉及的流場氣動、水撞擊、結冰、除冰熱傳導載荷計算通過圖形化界面無縫地連接到一起，整個過程使用一套網格，且沒有任何經驗關聯式的介入，保證了求解的精度。
客戶價值
‐ 采用Ansys結冰分析，可以大幅提升公司結冰仿真模擬的能力，減少費用高昂的冰風洞試驗次數，縮短研制周期，從而增加公司在同行業中的競爭力。
航空發動機飛行結冰
輸入條件
- 噴氣發動機、飛行條件（p=64463.341Pa, v=110m/s, T=256K）、結冰條件(MVD=20, LWC=1g/m3)
仿真流程圖
仿真輸出
- 噴氣發動機在不同飛行結冰條件下的水收集系數分布、空間液態水含量分布、結冰增長率和積冰冰形等。
燃燒室高保真仿真技術
Ansys燃燒及反應流仿真工具
FLUENT燃燒室 VOF-to-DPM仿真及數據壓縮
面臨挑戰
‐ 航空發動機的噴嘴燃油霧化仿真對燃燒仿真影響巨大。
展開 Ansys光伏解決方案
仿真能力包括：
? 光譜太陽輻射仿真
– 仿真太陽輻射引起的熱負荷和結構負荷
– 仿真每個波長的角反射、透射和吸收的光學特性
– 優化面板位置和方向
? 支撐結構可靠性分析
– 考慮空氣動力學、慣性和熱載荷的支撐結構應力分析
– 仿真靜態和動態的支撐結構疲勞失效
? 面板可靠性分析
– 太陽板冰雹仿真（脆性斷裂）
– 焊球的熱力耦合仿真
– 包裝跌落、振動、運輸仿真
– 太陽能面板結冰、融冰仿真
? 太陽能板散熱分析
– 混合PV/T板強迫空冷仿真
– 環形熱虹吸管仿真
– 太陽能集熱器散熱仿真
? 逆變器仿真
– 逆變器半導體器件電氣仿真
– 逆變器EMC傳導干擾仿真
– 逆變器電磁-熱耦合仿真
? 光伏系統仿真
– 分層級等效建模
– 太陽能電池陣仿真
? CSP支撐結構的可靠性分析
–
展開 