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1風(fēng)扇流場(chǎng)分析 1.1案例介紹 風(fēng)扇可以用于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻等很多場(chǎng)景，合理的風(fēng)扇設(shè)計(jì)將極大地提高風(fēng)扇的效率，但由于管道風(fēng)扇內(nèi)部流動(dòng)非常復(fù)雜，通過理論計(jì)算對(duì)其流動(dòng)進(jìn)行定性分析十分困難，風(fēng)洞試驗(yàn)雖然可以得到其流動(dòng)參數(shù)和噪聲特性，但也無法對(duì)流場(chǎng)內(nèi)部的流動(dòng)細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。 本案例演示如何利用Fluent進(jìn)行風(fēng)扇流動(dòng)特性和噪聲特性計(jì)算。

濕模態(tài)分析實(shí)際上是在單向流固耦合計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。本文以流體作用下彎曲管道為例，首先利用ANSYS Fluent及ANSYS靜力分析模塊對(duì)其進(jìn)行單向流固耦合計(jì)算，然后在此基礎(chǔ)上開展彎曲管道在流體作用下振動(dòng)模態(tài)分析。單向流固耦合計(jì)算工業(yè)管道系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)彎管。流體介質(zhì)流經(jīng)彎曲管道時(shí)，管壁承受流體賦予的壓力，不均勻的壓力分布會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生額外的應(yīng)力。

濕模態(tài)分析實(shí)際上是在單向流固耦合計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。本文以流體作用下彎曲管道為例，首先利用ANSYS Fluent及ANSYS靜力分析模塊對(duì)其進(jìn)行單向流固耦合計(jì)算，然后在此基礎(chǔ)上開展彎曲管道在流體作用下振動(dòng)模態(tài)分析。 單向流固耦合計(jì)算 工業(yè)管道系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)彎管。

該分析能夠幫助工程師提高混合的均勻性和效率，從而減少能源浪費(fèi)和因熱波動(dòng)誘發(fā)的熱應(yīng)力、熱疲勞，降低部件失效風(fēng)險(xiǎn)，可作為管道優(yōu)化的基礎(chǔ)。

Fluid Flow (Fluent) 流體分析Fluent流體分析系統(tǒng)執(zhí)行不可壓縮和可壓縮流體分析，及復(fù)雜幾何體中的熱傳導(dǎo)本分析在Ansys Fluent中配置可在Workbench中使用Fluent流體分析系統(tǒng)對(duì)幾何體劃分網(wǎng)格，然后用Fluent定義有關(guān)數(shù)學(xué)模型（如低速，高速，層流，湍流等等），選擇材料，定義邊界條件，規(guī)定求解控制，以便更好地應(yīng)用于所求解的問題。

本文將執(zhí)行一個(gè)單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進(jìn)行流體域的建立和CFD網(wǎng)格劃分，然后導(dǎo)入至Fluent求解器進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算，得到流體與固體界面的壓強(qiáng)信息，隨后將Fluent中計(jì)算得到的壓力信息映射至結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上，并使用Optistruct求解器進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析。

圖1 管道結(jié)構(gòu)示意圖 二、設(shè)計(jì)思路 幾何模型建立 流體域網(wǎng)格劃分 Fluent 計(jì)算 溫度加載 穩(wěn)態(tài)熱分析

為后續(xù)進(jìn)行仿真分析做準(zhǔn)備。2 在Fluent中設(shè)定的參數(shù)在Fluent計(jì)算中，需要混合油的技術(shù)參數(shù)，比如混合油濃度、壓強(qiáng)或者流速、黏度、溫度等等，如下表1所示。通過選擇某一級(jí)的循環(huán)混合油參數(shù)來作為分析的液相資料，在分析之前，將流體的密度、粘度和表面張力等參數(shù)輸入到系統(tǒng)中，另外混合油在導(dǎo)流片表面的流動(dòng)的狀態(tài)還與噴淋量有關(guān)。

摘 要：目前對(duì)電廠疏水管道閥門泄漏多采用基于傳熱原理的內(nèi)漏自動(dòng)檢測(cè)計(jì)算方法，但是已有研究尚未對(duì)閥門泄漏時(shí)管道內(nèi)流體的流動(dòng)和傳熱進(jìn)行分析，且對(duì)溫度測(cè)點(diǎn)如何布置以及溫度測(cè)量的精度要求也缺乏研究。針對(duì)以上問題，采用計(jì)算流體力學(xué)仿真的方法，研究了閥門泄漏時(shí)管道內(nèi)傳熱和流動(dòng)情況，分析了不同的管道直徑和保溫材料對(duì)所測(cè)溫差和泄漏量的影響。

使用 ANSYS Fluent 培養(yǎng) CFD 流動(dòng)分析技術(shù)方面的專業(yè)知識(shí)，包括分析熱交換器、排氣歧管、催化轉(zhuǎn)化器、風(fēng)洞熟練掌握使用 ANSYS Fluent 進(jìn)行水密幾何工作流程和非均相流體混合仿真。了解圓柱體表面流動(dòng)分析、彎曲管道中流體混合、流經(jīng)會(huì)聚和發(fā)散截面的流動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)。應(yīng)用所學(xué)的概念，使用 ANSYS Fluent 容錯(cuò)網(wǎng)格劃分通過熱管執(zhí)行共軛傳熱分析和傳熱分析。

本教程將通過一個(gè)簡(jiǎn)單的管道內(nèi)流體流動(dòng)實(shí)例來說明利用FLUENT參數(shù)化分析來進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性測(cè)試。 1 啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目 （1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動(dòng)Workbench 19.2，進(jìn)入ANSYS Workbench 19.2界面。

市場(chǎng)上流場(chǎng)分析軟件有 MSC Cradle CFD，ANSYS Fluent，cfx，comsol等，而進(jìn)行輸纖通道中纖維與流場(chǎng)的耦合關(guān)鍵在于建立接近實(shí)際生產(chǎn)中的纖維模型，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，輸纖通道中輸送的纖維數(shù)量少，且缺少絲束纖維模型在管道中開松的研究。

本教程演示了T型管道受到高溫流體影響而產(chǎn)生變形的單向流固耦合計(jì)算分析。 1 啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目 （1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動(dòng)Workbench 19.2，進(jìn)入ANSYS Workbench 19.2界面。

可以看到在管道結(jié)構(gòu)模型內(nèi)部，已經(jīng)生成了一個(gè)流體域模型，同時(shí)在左側(cè)模型樹節(jié)點(diǎn)中也可以發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)生成了一個(gè)Volume體模型，即管道內(nèi)部的流體域模型。 圖8 流體域抽取 (10)將管道結(jié)構(gòu)模型抑制并隱藏，就可以看到我們需要用于流體計(jì)算的管道內(nèi)部流體域模型到了，如圖9所示。

在 t=0.7 s 時(shí)，流場(chǎng)中的纖維分布已略微呈現(xiàn)出“倒三角”的形狀，管道中間的纖維下落較壁面附近的纖維快。這是因?yàn)槭鼙诿嬗绊懀谔幍?em>流體速度最小，管道中心處的流體速度最大，反映了連續(xù)流體的拋物線型速度曲線。在 t=1.2 s 時(shí)，流體攜帶纖維顆粒進(jìn)入漸縮管道，流體域發(fā)生收縮，橫截面直徑減小，導(dǎo)致流體速度進(jìn)一步增加。