風扇葉片優化的案例
4/26 Ansys電子散熱風扇葉片優化
內容簡介
每個HFSS新版本，對高速SerDes和DDR仿真的求解精度、速度和功能上都有大量更新。妥善使用，可以大大提高仿真效率和研發效果，加快產品迭代，提高行業領先性。
面向受眾
芯片封裝PCB的SIPI仿真工程師，硬件設計工程師。
時間
2022年4月26日（周二）16:00-17:00
費用
免費
講師簡介
周小俠|Ansys
Ansys中國CPS團隊高級應用工程師。負責芯片封裝系統相關產品的支持和研究工作。本碩就讀于電子科技大學電磁場專業。先后就職于長虹、CST China，摩托羅拉和思科，分別從事雷達天線設計、電磁場仿真軟件支持
4/21 Ansys電子散熱風扇葉片優化
內容簡介
本課程將通過實際案例介紹Ansys Turbosystem產品在電子散熱風扇方面的優化功能。針對不同類型的散熱風扇，Ansys提供基于OptiSLang的參數化葉型優化方法和基于Fluent的無參伴隨求解優化方法，用戶可通過本次視頻課程了解這2種方法的基本使用流程和適合的風扇類型，初步掌握它們的核心方法和操作步驟。
時間
2022年4月21日（周四）16:00-17:00
費用
免費
講師簡介
姚翔|Ansys
獲北京航空航天大學飛行器動力專業學士及碩士學位；2019加入Ansys中國負責旋轉機械軟件產品的售前技術支持及咨詢工作。
展開 航空發動機寬弦空心風扇葉片制造研究綜述
目前國內針對鈦合金寬弦空心風扇葉片制造工藝的研究已經取得了一定 的成果，下面將從結構設計、成形工藝以及力學性能研究三個方面詳細敘述國內鈦合金寬弦空心風扇葉片研究現狀。
2.1 結構設計研究
如圖 4 所示，風扇葉片的結構設計包括兩部分—氣動外型及內部空腔，空腔結構的復雜程度決定了工藝的穩定性和可靠性。目前針對風扇葉片兩層及三層空腔結構所定義的幾何特征參數如圖 5 所示。
圖 4 葉片結構設計示意
（a）兩層對開結構
（b）三層柵格結構
圖 5 空腔幾何特征參數
如圖 6 所示，目前風扇葉片內腔結構設計研究主要圍繞輕量化設計及葉片使用性能展開，兩者互相制約。部分學者將拓撲優化運用到葉片結構設計中。如圖 7 所示，閻軍等以風扇葉片靜力與動力性能作為目標函數，通過拓撲優化算法給出了更為合理的葉片空心結構的構型設計。嚴林鑫等通過數值模擬和逆向分析分析了加強筋的幾何特征參數對空心葉片力學性能的影響， 得出二層空腔結構具有三層結構無可比擬的應力分布。另外一些學者在建模優化方面開展了相關研究。吳惠松等研究開發了空心葉片的結構設計及優化設計平臺，實現了多層結構寬弦空心風 扇葉片快速造型及有限元分析。于洋等研究表 明空心葉片型腔加強筋數量增加或擴散連接區與非連接區長度比增大對加強筋最大應力值影響較大。楊劍秋等采用正交試驗設計獲得了空心葉片結構優化設計分析的帕累托最優解。
展開 12/9 案例分析：旋轉機械葉片多學科優化設計
本案例主要介紹了基于Ansys專門優化軟件optiSLang、旋轉機械氣動仿真軟件CFX和結構仿真軟件Mechanical對某軸流風扇葉片進行參數化優化的過程；優化目標為在固定轉速和背壓條件下，盡可能增大風扇流量并保證風扇的最大應力不超過限定值。通過該案例可掌握在Ansys軟件體系下進行風扇葉片設計、仿真和多學科優化的一般流程和方法。
Proe/Creo怎樣繪制風扇葉片？
繪制風扇葉有很多種版本的教程，小編這里有個自創的，而且還比較簡單，而且還比較使用。
這是繪制好的樣圖。
首先繪制一個直接20，拉伸厚度10的圓柱體，當然也可以拉伸成為曲面。
選擇“投影”工具，依投影的方式，講平面上的直線，投影到曲面上。
這里選擇參考，投影草繪，編輯定義，在FRONT的平面繪制一條直線，在繪制直線之前，先做一條輔助線。然后完成。
這里曲面選擇圓柱曲面，投影方向選擇FRONT平面，這時會在圓柱曲面上，生成一條圓弧曲線。點擊完成。
繪制一個直徑60,深度10的曲面圓。
參照以上的方法，在直徑60的曲面上投影一條曲線，尺寸如圖所示：
我們在通過曲線工具，繪制一條直線，將兩條曲線連接一起，如圖所示：
隱藏掉不需要的參考，
選擇邊界混合工具，進入之后，按著Ctrl鍵先選擇兩條直線，
點擊選擇另外兩條參考線，如圖所示，然后點擊完成，
用加厚工具，加厚葉片0.8mm，如圖所示，然后，給兩個尖角倒圓角。
把剛剛做的曲面，倒角，加厚，并成一組， 而后依軸陣列的方式，陣列4個葉片
完成。
來源Proe和Creo教程
展開 SimufactForming系列教程（五）---熱鍛實例-風扇葉片
熱鍛實例-風扇葉片
本篇教程介紹了如何SimufactForming中完成一個風扇葉片的熱鍛造，具體的軟件操作過程請大家觀看教學視頻：
本教程附帶視頻教程鏈接：https://v.qq.com/x/page/g0847meol88.html
風扇葉片 Solidworks格式，igs，stl，Fan Blades.SLDPRT
風扇葉片 Solidworks格式，igs，stl，Fan Blades.SLDPRT
風扇葉片 Solidworks.zip
基于LS-DYNA顯式求解器模擬飛機發動機風扇葉片的鳥類撞擊
輪轂和葉片的約束模型
在葉片和鳥體之間定義自動表面到表面接觸，主節點為鳥，葉片為從節點。由于我們需要觀察風扇葉片中產生的應力和應變，因此，它被定義為從屬。
葉片和鳥體的約束模型
葉片和殼體之間定義了自動表面到表面接觸，主節點作為外殼，葉片作為從節點。
葉片和殼體的約束模型
為葉片接觸定義自動單面接觸，主端為0，從端為葉片。
葉片自接觸約束模型
后處理設置
為后處理結果定義“控件”和“數據庫”卡片。
控制時間步進卡在減少運行時方面起著重要作用。我們可以將DT2MS和TSSFAC的不同組合檢查在質量縮放期間添加的估計運行時間和質量百分比。在這里，我們將嘗試將添加的質量百分比保持在10%以下并減少運行時間。
我們通過保持DT2MS = -6.0E-05和TSSFAC = 0.9進行的第一次試驗，估計運行時間為5小時26分鐘，但實際上需要35分鐘，質量加成0%。
我們通過保持DT2MS = -6.0E-04和TSSFAC = 0.9進行的第二次試驗，估計運行時間為40分鐘，但實際上需要3分鐘，質量加成為24.6%。
我們通過保持DT2MS = -4.0E-04和TSSFAC = 0.9進行的第三次試驗，估計運行時間為1小時32分鐘，但實際上需要5.6分鐘，質量添加率為6.6%（可以接受），如下所示。
控制時間步進卡
在數據庫卡中，我們將包括 ASCII、D3PLOT EXTENT_BINARY（用于后處理分析）
數據庫卡片
模擬結果
能量圖
從能量圖中，我們可以看到總能量在模擬期間幾乎是恒定的，這表明模擬結果運行良好。撞擊沒有使得能量顯著變化，這是由于葉片的旋轉，該系統擁有大的能量，并且沖擊力并不那么嚴重，無法顯著改變現有能量。在整個模擬過程中，沙漏能量為零。
展開 羅·羅在遄達1000上開展復材風扇葉片和機匣集成測試
使用碳/鈦（CTi）材料制成的風扇是目前復合材料風扇的基準型，其性能于2014年在羅·羅公司位于亞利桑那州圖森市的飛行試驗平臺上進行了評估，使用的是供體發動機正是配有傳統鈦合金風扇機匣的“遄達1000”。
此次風扇葉片和機匣的集成驗證測試預計需要大約一個月的時間，在所有的測試內容中，還將包括測試已經受到模擬鳥撞影響而受損的單個葉片的運行情況。“我們不會進行全面的鳥撞試驗，而是采取將部分受損的葉片插入并運轉發動機，查看它們在風扇組中的性能情況。”庫爾諾克表示。“鳥撞葉片帶來的最困難的事情之一就是它只造成了一部分葉片的損壞，其余的葉片并未受到影響。這帶來的后果就是，進入發動機的進氣流量不統一，產生嚴重的失衡。所以我們需要深入了解系統的工作原理。通常情況下，鳥撞帶來的最具挑戰性的方面并不是撞擊本身帶來的影響，而是撞擊將風扇葉片的角度改變導致后續發動機運轉出現問題。”他補充道。
利用攝影測量技術，包括跟蹤復合材料-鈦合金葉片上的標記點，可以測量得到風扇葉片形變情況。
三、采用先進低壓系統（ALPS）與低速風扇試驗相結合的方法輔助超扇發動機驗證機的設計
先進低壓系統（ALPS）收集到的數據結果，將直接反饋到超扇發動機的演示驗證風扇設計中，設計過程中將使用在德國維爾道的Anecom飛機試驗工廠進行的一系列小尺寸轉子低速運轉測試中收集到空氣動力學數據進行輔助。
“我們希望能夠保證風扇葉片葉尖速度相同，這意味著發動機裝機后仍能保證音速/跨音速的飛行。因此，如果增加風扇的直徑卻又需要相同的葉尖速度，則風扇的轉速就會下降。”庫爾諾克表示。“較慢的風扇轉速意味著在空氣動力學上會產生不同。
展開 渦輪壓縮機轉子葉片和定子葉片的形狀優化
在渦輪發電機中，葉輪的形狀對發電機的效率至關重要，如何通過優化葉輪形狀獲得高發電效率是渦輪發電機設計中重要的步驟。modeFRONTIER通過集成轉子葉片，定子葉片的CFD分析來優化葉片的剖面，提高了發電機的效率。
羅羅對遄達1000發動機開展復材風扇葉片和機匣集成測試
近日，羅羅公司已開始對經過改進的遄達1000航空發動機進行地面測試，其中風扇葉片和機匣均采用復合材料制成。這意味著羅羅公司下一代齒輪傳動“超扇”（Ultran）發動機系列已經發展到了關鍵一步。
齒輪傳動“超扇”（Ultran）發動機
上述部件完全集成后完成測試， 標志著先進低壓系統（ALPS）技術驗證項目接近尾聲。該項目迄今為止已經單獨驗證了碳/鈦（CTi）風扇葉片和復合材料風扇機匣等部件。采用更加輕質的復合材料，對于尺寸更大的“超扇”發動機系列改型來說勢在必行，這些改型產品在相同的相對推力情況下，具有比目前發動機更大直徑的風扇葉片尺寸，以及高達15：1或更高的涵道比。
2019年2月，羅羅公司工程師已經成功測試了“超扇”發動機的關鍵部件。先進低壓系統（ALPS）中所需要的全部復合材料零部件——包括風扇葉片、葉片機匣和環形填充塊——首次在供體發動機上進行了測試。發動機的零部件由羅羅公司復合材料技術工廠制造。每片風扇葉片使用了約500層碳纖維復合材料，且全部由機器人完成制造。先進低壓系統的出現印證了羅羅公司“智能發動機”的發展愿景。發動機的每片葉片都擁有數字孿生模型——即與葉片實體完全一致的虛擬數據副本。在測試期間，產生的相關實驗數據將會被集中收集，并傳送到數字孿生模型中，這使得工程師可實時預測和監控每片葉片在發動機工作時發揮的性能水平。
“超扇”發動機演示驗證機將于2021年進行地面試車，最終的裝機測試可能在2023年進行。
展開 
渦輪壓縮機轉子葉片和定子葉片的形狀優化
在渦輪發電機中，葉輪的形狀對發電機的效率至關重要，如何通過優化葉輪形狀獲得高發電效率是渦輪發電機設計中重要的步驟。modeFRONTIER通過集成轉子葉片，定子葉片的CFD分析來優化葉片的剖面，提高了發電機的效率。
報名 | Ansys 2022 R1 流體系列新功能更新（共5場）
4月，Ansys將推出系列流體功能更新介紹，涉及旋轉機械、多相流、燃燒與化學反應、汽車外氣動以及電子散熱風扇葉片優化，共計5場，歡迎廣大流體用戶預約參加活動。
基于STAR-CCM+軸流風葉 風扇仿真分析 噪音優化
特別是在軸流風扇形狀對噪音抑制方面需要進行更深入研究。目前，軸流風葉的設計主要基于實驗和CFD 技術，隨著CFD 技術的成熟和普及，CFD 技術成為空調風葉結構設計的主要手段。本文利用CFD 技術對不同風葉表面形狀和不同葉片外緣翹曲度的空調軸流風葉方案進行仿真分析，然后選擇最優方案制作模卡，進行實驗測試，從而驗證CFD仿真結果。
02
計算模型
本文以某空調室外機軸流風扇為研究對象，對軸流風扇結構進行優化分析，提高風扇風量同時降低風扇氣動噪音。風扇氣動噪音是空調外機噪音的一個主要來源，目前為了降低風葉氣動噪音，風葉外形在逐步進行仿生設計，例如風葉邊緣做成鋸齒狀，風葉端面打孔，葉片增加“蜻蜓痣”等方法，通過大量實驗證明仿生設計可以降低風葉的氣動噪音。本文對風葉外形進行優化設計，研討風葉外形與噪音的關系。
為節省計算時間，CFD 模擬僅對風扇模型進行分析，研討風扇性能。優化前風葉幾何參數如表1所示。模型如圖1-3 所示，風葉前后端的圓管長度大于10 倍風扇外徑，這主要是為了風葉進出口端湍流能夠達到充分發展階段，模型兩端進出口為壓力邊界條件。
展開 “風扇葉輪智能優化設計”榮獲科研十大智能標桿案例
天洑憑借 “風扇葉輪智能優化設計” 案例，成功入選。該案例是基于天洑自主研發的優化設計軟件AIPOD實現的成功實踐，充分彰顯了公司在工業軟件領域的深厚技術積累與硬核創新能力，獲得了國家級權威機構的高度認可。
天洑將繼續專注工業人工智能與物理AI領域的研發應用，以創新技術驅動產業智能化。
