氣動系數計算的案例
fluent計算氣動系數
fluent計算氣動系數
機械設計實用計算之氣動計算
一、氣源過濾精度選擇：
a、一般機械及一般氣動回路等過濾精度＜40μm；
b、邏輯元件、射流元件、氣馬達等過濾精度＜10μm；
c、食品、醫藥、電子、煙酒、空氣軸承等過濾精度＜5μm。
二、氣動技術要點:
a、氣缸的推力一般在1.7~48230N，常規速度在50~500mm/s范圍之內，標準氣缸活塞可達到1500mm/s，沖擊氣缸達到10m/s，特殊狀況的高速甚至可達32m/s。氣缸的低速平穩目前可達3m/s，如與液壓阻尼缸組合使用，氣缸的最低速度可達0.5mm/s。
b、閥的壽命一般大于3000萬次，高的可達1億次以上；氣缸的壽命在5000km以上，高的可超過10000km。
c、空氣可壓縮，所以動作速度易受載荷的影響。采用氣液聯動方式可以克服這一缺陷。
d、低速時，摩擦阻力占比大，不如液壓缸平穩。
e、氣缸輸出力比液壓缸小得多。
三、氣動系統的構成：
1）氣源部分：
空氣壓縮機（儲氣罐、安全閥、減壓閥、壓力表）、冷卻器、主管道過濾器、干燥器、排水器等。`
2）管道處理部分：
氣動三聯件（減壓閥、過濾器、油霧器、增壓閥）
附件（氣管、接頭、壓力表）。
展開 Actran氣動噪聲計算及風機噪聲計算案例
CFD與Actran聯合模擬：非定常CFD輸入；定常CFD輸入–SNGR方法
Actran提供與大部分CFD軟件數據接口：MSC Cradle，Fluent, CFX, Star CCM+, OpenFoam等；
典型問題：空調噪音；風扇噪音；氣動擾流噪音
氣動振動聲學聯合問題：氣動噪聲源作為振動聲學分析激勵
Actran氣動噪音
工作流程及特點
Actran針對各種流速流場中
的氣動噪音問題
Actran氣動/振動聲學
的一體化求解
將氣動載荷或氣動噪音激勵直接作用于結構單元
作用：
-進行氣動力引起的振動噪音分析
-隔聲罩分析
-吸聲材料分析
案例分享
CNH – Wheel Loader Engine Cooling Fan
電子散熱風扇噪聲-Hosei University (JPN)
約翰迪爾–冷卻風扇
客戶挑戰
-在建筑，林業和農業應用中，發動機冷卻風扇噪音通常在整個機器噪音中占主導地位。
-必須妥善解決噪音，以使機械產品通過國際噪音法規。
MSC解決方案
使用AcuSolve CFD求解器耦合Actran，計算氣動噪聲源及其在遠場中的傳播。
客戶價值
-模擬和實驗之間的一致性良好。
-通過在開發周期中集成氣動聲學預測來降低開發成本。
展開 二維翼型升阻力系數、翻轉阻力系數計算 ￥20
本案例計算了二維翼型升阻力系數、翻轉力矩系數，計算的結果文件中包含有完整的設置(都在case文件中)，適合需要計算翼型升阻力、升阻力系數、翻轉力矩、翻轉力矩系數的同學下載學習。
STAR-CCM+計算二維翼型氣動性能
三
計算結果
阻力系數：
升力系數：
壓力云圖：
翼型的壓力系數：
流線圖：
攻角為5°的工況下，NACA65(1)-212翼型的升力系數為0.66472，阻力系數為0.01278。
文章來源：OceanCFD
理論計算和CFD計算對比及不同參考值設定對阻力系數的影響-ujs
針對同一個例子，采用理論數值計算和CFD仿真計算來對比分析了二者計算的結果，并對比分析了不同湍流模型對計算結果的影響和數值理論計算的誤差，從而為以后的CFD計算提供相應的參考模型；在確定誤差較小的湍流模型的基礎上，分別設置不同的參考值來計算阻力系數，期望能夠的阻力系數以及升力系數的監測提供更進一步的支持，能夠和大家多多交流。
在這過程中感謝大家對我的幫助。
同時，該帖子也算是對http://forums.caenet.cn/showtopic-527454.aspx和http://forums.caenet.cn/showtopic-522864.aspx的解答和補充。
由于帖子內容完全由自己的體會所寫，如有錯誤的地方，請閱讀附件內容之后明確指出，
一起學習進步！
理論計算和CFD計算對比及不同參考值設定對阻力系數的影響.pdf
展開 starccm無人機生阻力系數仿真計算 ￥12
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202410/a329ca794f04f2133cf8b52b02db80fc.png"></p><p>圖12? 升力系數設置</p><p>升力系數收斂曲線，最終系數為10.74</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202410/76ea70ee4141ae8ececb18cff485b521.png"></p><p>圖13? 升力系數收斂曲線</p><p>4.5? 阻力系數</p><p>設置如下圖所示</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202410/25983c85b3d7b8a8e92ce1f5c180aecc.png"></p><p>圖14? 阻力系數設置</p><p>阻力系數為2.89</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202410/4b56de3deafa123d16760ac97cddb38e.png"></p><h1>圖15? 阻力系數收斂曲線</h1><p><br></p>
展開 36 Fluent實用案例 | FW-H 圓柱繞流氣動噪聲計算
本案例對圓柱繞流的氣動噪聲展開了仿真計算。主要涉及到二維模型LES大渦模擬的開啟、FW-H模型的使用。計算模型簡單，為氣動噪聲常用的驗證模型。通過對該案例的學習，后續可以通過該方法對各類航空航天、船舶等領域的氣動噪聲展開預報。
1 workbench 設置
本案例計算模型簡單，相關的workbench設置如下圖：
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
本案例采用的圓柱體直徑為19mm，相關的幾何結構與邊界條件如下圖：
2.2 網格設置
采用SCDM進行網格劃分，采用四邊形網格劃分。具體的網格劃分如下圖所示：
3 FLUENT 流場設置
3.1 General設置與網格導入
由于本文要進行聲學計算，因此需要通過瞬態計算，對渦脫落的進行捕捉，因此采用瞬態計算，相關設置如下圖所示。
3.2 材料設置
此處需要采用正常的空氣材料進行計算，具體設置如下：
3.3 LES 模型開啟設置
在二維計算中，需要手動開啟大渦模擬，開啟所用的命令如下圖所示，大渦模型的相關設置同樣如下圖所示：
C#
Rpsetvar'les-2d?
展開 【干貨分享】一種快速的整車外氣動CFD模擬計算方法
而這些外部的客觀現象實則是汽車空氣動力學特性以及流體氣動機理和規律的反應。研究汽車空氣動力學特性對于進行車身外觀改型設計和提高汽車性能指標來說具有重要的理論依據和現實意義。研究汽車外流場中的氣流分離以及湍流渦結構等復雜現象是揭示其內在機理和規律的重要環節。為了補充甚至是取代相關試驗，CFD在汽車研發過程中正扮演著越來越重要的角色。在汽車研發過程，需要利用嚴格的CFD氣動基準模型與試驗作驗證，方可確保預測的準確性。
2、包含汽車前端的整車外氣動分析技術難點
為了更精確的模擬發動機前艙進氣以及風阻系數，由于前艙內的零部件對前端進氣有直接的阻力影響，從而會影響最終的計算結果，因而對于前艙內大部分零部件都要保留，如水箱、冷凝器、冷卻風扇、發動機以及相關的周圍零部件等，而這些部件的保留對于整車氣動分析的難度則大大增加。
長久來看，人們更多的是采用簡單的Ahmed體作為基準模型去驗證仿真工具，而Ahmed體形狀相對簡單，基于它建立的CFD方法無法適用于實車模型。隨著開源的DrivAer汽車模型的建立，填補了車輛CFD氣動基準模型的巨大空白。目前CFD技術應用于整車外氣動及熱管理分析等已經相對純熟，所獲得的計算精度通過建立嚴格的標準流程，往往也能達到設計人員希望的標準。然而從實現過程和效率上來說，目前這部分工作仍然建立在巨大的重復性的前處理工作上，從整個CFD分析的流程來看，仍然有許多不盡如人意的地方，具體體現在：
幾何前處理，對于傳統的CFD模擬方法而言，由于整車前端零部件眾多，往往會存在許多小縫隙或重疊部分導致網格無法成功劃分，而必須事先進行幾何簡化、清理以及相應的包面處理，使原始的CAD幾何能夠順利生成符合要求的計算網格。
展開 案例解析|某無人機氣動分析計算
項目描述
本項目基于穩態CFD模擬計算和分析某無人機氣動特性。計算工況輸入為5000米海拔、馬赫數0.5，并計算3個攻角工況，分別為0、2、5度。得到相應工況的升力、阻力，升力系數（CL）和阻力系數（CD）以及整機升阻比。繪制該工況壓力云圖、翼型各斷面壓力系數曲線圖和速度流線圖，并從流線圖分析分離流動區域，為下一步優化布局提供支持。
幾何模型簡化
為保證網格質量需對幾何模型中對流場影響較小的一些小特征進行簡化處理，簡化位置共 處，分別位于如下所示。
機翼根部簡化
機翼根部邊導圓由原來的3mm增大到6mm，平滑過渡尾緣根部較小間隙。
（a）簡化前 （b）簡化后
圖1.
展開 基于Actran的空調管道類氣動噪聲計算及應用
汽車在研發的過程中，可根據CAE的計算結果對進行分析和判斷，并改進原始的設計方案。目前，在空調系統的研發過程中，CFD（計算流體動力學）已經成為設計過程中的一個基礎部分，隨著數值技術和計算機硬件水平的提高，CAA（計算氣動噪聲）技術必將成為汽車空調設計過程中不可或缺的工具。
2Actran與CFD聯合求解氣動噪聲流程
Actran是專業計算聲學軟件，在氣動噪聲求解方法中，Actran基于Lighthill聲類比或M?hring聲類比方法來提取聲源，并可以計算復雜環境下（吸聲材料、隔聲罩、格柵等）的聲傳播。計算方法相關介紹資料請參考《基于Cradle和Actran聯合仿真的氣動噪聲精確預測》。
Actran與CFD聯合求解氣動噪聲計算流程如下所示。
圖3. Actran與CFD聯合求解氣動噪聲計算流程
簡言之，大家可以采用常見的CFD軟件（如Cradle、Fluent、Star ccm+、CFX、Powerflow等），求解流場中的脈動項，輸出瞬態計算得到的速度、壓力和密度（低馬赫數，可壓縮氣體）；然后采用Actran軟件建立聲學求解模型，同時轉換流場中的脈動項，把上述脈動項轉化為氣動聲源，最后求解復雜工況下的聲傳播，并采用Actran做后處理。下面章節介紹幾篇已發表的Actran軟件求解汽車空調管道噪聲的文章。
3Actran與CFD聯合求解汽車管道噪聲案例
3.1 汽車空調管路及格柵氣動噪聲預測
本文由偉世通與FFT合作發表于2010年NOISE-CON會議，詳情見附件[1]。
展開 
分享SWT的氣動力計算理論
Samcef for wind turbines 將風力發電機的主要氣動力學、結構和控制等方面整合到一個全耦合的動力學環境中。所建模型包含了風力機的全部部件（風輪槳葉，塔筒，傳動系統以及控制等）。
利用samcef求解器MECANO可以進行時程的瞬態分析，能夠考慮系統的結構，多體，氣動力和控制這些因素，形成非線性的高耦合系統。非線性主要體現在氣動力學、控制器以及非線性的結構和多體因素（如非線性剛度，非線性材料特性，軸承間隙和結構的的大位移變形等）。SWT的氣動載荷計算基于葉素動量定理（BEM）并包含了業界應用的標準修正半經驗模型，這樣可以進行更準確的氣動彈性計算?？刂破骺梢酝ㄟ^外部動態鏈接庫（DLL）導入模型。SWT內部也含有已經有samtech開發的用于風力機仿真的典型控制器。
基于BEM的空氣動力學計算，包含多種典型的修正計算（葉尖及輪轂損失，塔影，低葉尖速比的弱化效應），還包含半經驗次級系統模型，這可以對不穩定的氣動力學進行高精度計算（如動態入流和動態失速）。
風力機槳葉的氣動力學離散化
求解每一時刻的氣動力學問題需要通過對氣動單元的計算進行，而這些單元分布在槳葉各段上的結點上。每個單元的氣動計算，取決與不考慮厚度的局部的氣動參數，如弦長，扭腳及翼型特征等。由于氣動力學計算能夠借助于有限元進行，氣動負載就可以通過計算每個氣動單元上的節點的特定即時位置，速度及加速度進行。
SWT的風輪模型需要標準的氣動數據，這些包括翼展方向上的弦長變化，扭矩和槳葉厚度，以及氣動參數（Cl,Cd，Cm）。對于bladed rotor，需要根據相對翼展升力厚度分布來對Cl，Cd，Cm進行插值。這種插值計算是沿著翼展方向自動運行的。
氣動力學計算的結果是翼展方向上單位長度的載荷，這些載荷在之后計算中需要用到。
展開 J-OCTA溶解度系數的計算
J-OCTA的溶解度模塊可根據超額化學勢值計算溶解度系數。
目的和方法
溶解度系數是評估聚合物滲透率的一個重要因素。J-OCTA的溶解度模塊可以計算出超額化學勢 μex和分子溶解在聚合物中時的溶解度系數S。在計算超額化學勢時，該模塊中的采樣效率使用排除體積圖采樣（EVMS）法[1]。
s: 無量綱溶解度 即亨利常數
kB: 玻爾茲曼常數
T: 聚合物體系的溫度
T0: 標準條件溫度
p0: 標準條件下的壓力
在本案例中，我們計算了三種聚合物（圖1）中的氣體分子（N2, O2, CO2和CH4）和水的溶解度系數。聚合物有50個單體單元，使用GAFF作為力場。氣體分子采用Dreiding力場，水分子采用SPC-FW模型。用NPT系綜對聚合物進行了3ns的MD模擬弛豫，并計算溶解度系數。
圖1 用于計算的聚合物
模擬結果
我們計算了聚合物中氣體分子和水的溶解度系數，結果如圖2所示。在聚合物中，PS的溶解度較高。在氣體分子中，非極性N2和O2分子的溶解度較低，CO2分子溶解度較高，模擬結果與實驗結果基本吻合。
圖2 溶解度系數計算值與實驗值的比較
PE、PS、PB和水的實驗值分別取自文獻[2-5]。
參考文獻
[1] G. L. Deitrick,L.E.Scriven, and H.T.Davis, J. Chem. Phys., 90,2370 (1989)
[2] A. S. Michaels and H. J. Bixler, J. Polym. Sci., vol. 50, no. 154, pp. 393–412, 1961.
[3] W. R. Vieth, P. M.
展開 根據規范大批量計算軸壓穩定系數 ￥10
有時候需大批量計算軸壓穩定系數，若采用查表的方式則嚴重影響工作效率，且附表未給出長細比過大時的穩定系數；若僅采用公式計算，則需要進行一定量的復核，防止公式輸入錯誤。為便于數據操作及進行復核對比，特編寫python腳本對弱硬化鋁合金軸心受力構件的穩定系數進行計算。腳本共采用兩種計算方法，一是根據附表進行插值計算，二是根據理論公式進行計算。兩種之間可以方便地對比，以驗證穩定系數計算的準確性，且可改寫腳本以適用于其他穩定系數的計算。
展開 拉伸彈簧胡克系數的有限元計算
胡克系數是彈簧的重要參數，對于簡單的拉伸彈簧，它受到的拉力與變形有如下關系：
F=kx
胡克系數k是彈簧的固有屬性，與外載無關，當彈簧截面為圓形時，k與彈簧的材料的剪切模量G，中徑D，小徑d和彈簧圈數n有以下關系：
k=Gd^4/(8nD^3)
當彈簧的結構屬于常規時，我們可以通過其胡克系數計算的經驗公式快速得出比較準確的結果。但是對于非標準彈簧（例如非圓截面的彈簧），經驗公式就沒有了用武之地，在過去，我們只能通過一次次的試驗來確定其胡克系數，這樣將極大地降低了我們的設計效率。
有限元方法的出現為我們設計產品開辟了另外一條道路，讓我們能夠在產品還屬于虛擬樣機時通過有限元計算預測產品的性能和參數，下面通過以下案例簡單說明拉伸彈簧胡克系數的有限元計算。
1. 彈簧參數
為方便與經驗公式對比，選擇標準的圓形截面拉伸彈簧，材料剪切模量G為7.7e5MPa，彈簧中徑為30mm，小徑為5mm，圈數為10，由經驗公式，可得該彈簧的胡克系數k為：
k=770000*5^4/(8*10*30^3)=222.8N/mm
2. 材料設置
設置彈簧材料數據如下：
對于各向同性材料，其彈性模量E，剪切模量G和泊松比v有以下關系：G=E/（2（1+v）），我們可以在知道其中兩個的情況下得出第三個。
3. 建模（略）
水平有限，在SOLIDWORKS中建模如下：
4. 邊界條件設置：
對彈簧一端施加固定約束如下：
另外一端施加沿y方向1mm的強制位移如下：
5.
展開 