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结构工程师算起流体也很牛!

2018/10/6    来源:3D设计仿真分析    作者:徐凯      
关键字:流体  仿真  ANSYS Discovery  
ANSYS Discovery是传统CAE软件的10倍甚至100倍的计算速度。仅需较少的CAE专业知识,就能帮助成为复合型跨界人才。

    本文来自于双良节能系统股份有限公司徐凯工程师作品,他的主职是一名结构工程师,在工作中难免会遇到一些流体分析,但是由于缺乏流体系统知识,不擅长网格划分,使得徐工工作中难免有一些问题不能很好的解决。

    近期,徐工一直关注的ANSYS官方微信推出了一款跨世纪的产品:ANSYS Discovery Live,让他也能够得心应手的使用流体分析了。

1.Discovery:我的缪斯女神

    作为一名结构工程师,有一天,我碰到一个流体问题要解决。

    用新软件?没知识,没时间。

    就在我万念俱灰的时候,一直关注ANSYS官方微信的我遇到了Discovery Live软件,Discovery Live的出现犹如我的缪斯女神,给我灵感,让我有新的方法利用它做什么会有什么影响。

    无网格法,不用自己划网格,至于LBM,SPH,FPM,等专业术语,算法复杂,就不深入了。

    恰好工作中遇到的一个小案例,当时用Fluent做的,只提取了一个翅片单元,对其进行网格划分,尺度比较小,网格划分的很辛苦,做出来也不知道是什么情况,只知道嗯,确实有扰流作用。

    要想比较系统的去做得话,时间、精力以及硬件要求高。

    因此,有这个软件,可以解决以上问题,那回过头来,就想了解一下,有没有可能用这个来了解一下翅片之间的流动。

2.零基础3小时学会ANSYS Discovery

    ANSYS官方非常贴心的准备了视频教程,3个小时就能学会Disovery。

视频教程

图1 视频教程

    看了界面上显示的那几个例子,尝试改变一下参数,改变一下几何模型,貌似不是那么难。再翻一下帮助,都是中文版的,非常快速的上手了。我就这样一点点增加了解。

3.自己动手

    然后就是开始动手做这个模型。

    完全在SpaceClaim中建模不太会,就在其他软件中建立一个模型,导入到Dsicovery中,通过简单的镜像阵列,再通过拉伸填充,获得了分析的目标模型。然后利用外流场,进行适当的调整,使流体域与实际流动一致。添加监测点用来判断结果是否收敛。

建立模型

图2 建立模型

    发现求解器大概就是这样一个功能,在出入口都设了监测点,然后根据速度时间或者其他曲线来大致判断是否收敛。Dsicovery中有精度设置,如果对于自己的硬件配置比较自信,那么就直接拉到最高精度。结果会更准确些。

4.计算结果

计算结果

图3 计算结果

    有了结果,也可以通过粒子图或者流线图来帮助自己理解流动结果。

    矩形排布的管子,得到了一个模型结果,原本对于翅片扰流环的作用有怀疑,去掉来流方向的两个半环,来对比一下,看样子流动变好了。那么再来试试去掉所有的环,流动分布变差。是否因为是还保留了开的窗的缘故,直接填充,一下子就有结果,基本一致。

    进一步探究如果是三角形排布的,这时结果看起来确实要比矩形排布要好,去掉来流方向的两个半环,看起来有改善;全部去掉,看起来流动也很均匀,只是最高流速降低比较明显。去掉开窗,结果基本一直,排除开窗影响。

结果一对比,可以做出基本判断,排除最差的几个,对剩下的模型进一步研究,大大节约了时间,提高了效率。

5.结论

    ANSYS Discovery是传统CAE软件的10倍甚至100倍的计算速度。

    仅需较少的CAE专业知识,就能帮助我成为复合型跨界人才。

责任编辑:程玥
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