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摘 要：隨著吹膜生產(chǎn)線中旋轉(zhuǎn)牽引部件的廣泛應(yīng)用，氣墊輥部件在旋轉(zhuǎn)牽引中扮演著至關(guān)重要的角色。出風(fēng)均勻性作為氣墊輥設(shè)計(jì)合理性的重要指標(biāo)，對(duì)于薄膜的物理性能和生產(chǎn)效率具有重要影響。本文通過使用Ansys Fluent這一流體力學(xué)數(shù)值模擬軟件，研究了吹膜旋轉(zhuǎn)牽引氣墊輥內(nèi)部的流動(dòng)行為，并探討了不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)出風(fēng)均勻性的影響。

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1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械行業(yè)概述、趨勢(shì)及挑戰(zhàn)1.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械行業(yè)應(yīng)用1.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械行業(yè)面臨挑戰(zhàn)1.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)械仿真發(fā)展趨勢(shì)及挑戰(zhàn)2 Ansys整套旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)與仿真分析方案2.1 Ansys Turbo system分析流程2.2 1D/2D/3D設(shè)計(jì)工具：Vista、TF、BladeGen2.3 CAD模型前處理工具：BladeEditor2.4 自動(dòng)網(wǎng)格生成工具

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基于ANSYS Workebench2025R2 凸輪結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)模型

可以通過在第6行中輸入值來選擇任何旋轉(zhuǎn)軸點(diǎn)。圖 17: 鏡頭編輯器顯示一個(gè)完全通用的旋轉(zhuǎn)軸。我們也可以從配對(duì)的角度來思考透鏡編輯器中發(fā)生了什么。第6和第8行帶我們到旋轉(zhuǎn)軸點(diǎn)。第11行和第13行也是這樣，在鏡頭之后。第7行和第12行是一對(duì)，在鏡頭2上執(zhí)行傾斜和偏心，然后在鏡頭后反轉(zhuǎn)它們。

Discovery Live可以順利計(jì)算內(nèi)外流場(chǎng)，但設(shè)置旋轉(zhuǎn)壁面后就無(wú)法計(jì)算了，這是什么原因呢？顯卡8G，GPU也僅占用了30%，（這就很難受了，只能計(jì)算設(shè)定好進(jìn)出口的流場(chǎng)，而通過旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生的流場(chǎng)就計(jì)算不了，那設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)壁面干嘛的？無(wú)法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械流場(chǎng)仿真嗎？）

本案例主要介紹了基于Ansys專門優(yōu)化軟件optiSLang、旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣動(dòng)仿真軟件CFX和結(jié)構(gòu)仿真軟件Mechanical對(duì)某軸流風(fēng)扇葉片進(jìn)行參數(shù)化優(yōu)化的過程；優(yōu)化目標(biāo)為在固定轉(zhuǎn)速和背壓條件下，盡可能增大風(fēng)扇流量并保證風(fēng)扇的最大應(yīng)力不超過限定值。

先后在北京華清燃機(jī)有限公司、中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所擔(dān)任燃機(jī)渦輪冷卻和氣動(dòng)設(shè)計(jì)工程師，承擔(dān)多種型號(hào)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣動(dòng)性能及冷卻設(shè)計(jì)分析工作，2019加入Ansys中國(guó)負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)機(jī)械軟件產(chǎn)品的售前技術(shù)支持及咨詢工作，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械仿真方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)。

點(diǎn)擊立即報(bào)名 7/16 | Ansys旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)計(jì)、仿真及優(yōu)化流程2026新功能及方案更新講師簡(jiǎn)介：姚翔 | Ansys 高級(jí)應(yīng)用工程師主題簡(jiǎn)介：主要介紹Ansys CFD 2026R1最新版本在旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)計(jì)、優(yōu)化和仿真領(lǐng)域的重要更新，同時(shí)展示Ansys CFD產(chǎn)品在冷卻風(fēng)扇、飛行器旋翼和其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片氣動(dòng)及氣動(dòng)噪聲設(shè)計(jì)優(yōu)化領(lǐng)域的最新案例和解決方案。

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在Ansys Discovery 2023R1版本的 Explore&Refine模式中新增了Rotating fluid zone 功能，可以添加旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn)區(qū)域及其壁面會(huì)自動(dòng)添加到模型樹中，來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能。常用于模擬風(fēng)扇、攪拌器、電機(jī)冷卻等。本文通過簡(jiǎn)單的攪拌案例來介紹該功能的實(shí)現(xiàn)流程。

［方法］首先，針對(duì)旋轉(zhuǎn)空化器楔形葉片的原始葉型進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，建立葉片改型前、后旋轉(zhuǎn)空化器的三維幾何模型；然后，基于 ANSYS Fluent 軟件對(duì)原始葉型和改良葉型空化器在不同轉(zhuǎn)速下的自然空化流場(chǎng)開展數(shù)值仿真計(jì)算；最后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)二者的水動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行對(duì)比分析。

坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)細(xì)節(jié)從參考文獻(xiàn)[1]可知，BiTiO3的晶格常數(shù)為：a = 3.992 ?c = 4.036 ? 上圖中的 Theta 可以由 ? = arctan(4.036/3.992) 給出要旋轉(zhuǎn)晶體的介電常數(shù)以使 [011] 方向沿 y，首先繞 y’ 軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) pi/2，然后繞新的 x’ 軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn) pi/2 – theta，如下圖所示。

在 ANSYS 中，在有限元分析之前應(yīng)用接頭和接觸至關(guān)重要。邊界條件如下：對(duì)于關(guān)節(jié)：從動(dòng)件有 1 個(gè)平移關(guān)節(jié)，凸輪有 1 個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（轉(zhuǎn)速為 2000）。凸輪與從動(dòng)件之間采用系數(shù)為0.1的摩擦接觸進(jìn)行接觸。在彈簧和從動(dòng)件之間形成粘合接觸。為從動(dòng)支架（底座）創(chuàng)建固定支撐，因?yàn)樗鼮閺椈商峁┳枇ΑＯ蛲馆喬峁?2000 rpm 的旋轉(zhuǎn)速度。