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基于ANSYS仿真技术的产品开发

2015/12/16    来源:ANSYS    作者:Stephen Silvester      
关键字:ANSYS  速比涛  CFD  
本文介绍了速比涛的工程师利用ANSYS的仿真技术,开发了速比涛Fastskin3比赛套装,助运动员取得比赛的胜利。

深入挖掘性能

 在Aqualab掌握了泳镜设计的液力学影响后,该小组启动了一个由仿真驱动的开发和优化流程。

 该流程需要在游泳比赛的动态条件下测试新一代泳镜设计,泳镜需要承受来自各个方向的压力,包括入水时产生的高冲击力。为了更加全面地掌握新泳镜的实际性能,开发小组使用ANSYS Fluent仿真游泳选手的入水过程。

 自由表面仿真体现了新泳镜设计的两大性能特点。首先与现有泳镜相比,新泳镜的冲击力要小得多。其次,新泳镜产生的气泡数量要少得多,从而可以减轻紊流,减少对选手下游表现的不利影响。Aqualab小组认为这种瞬态自由表面仿真对掌握新泳镜设计的真正潜力具有重要意义。

 在后续的参数仿真中,Aqualab小组成员对新一代泳镜的整体设计进行了优化,以确保符合法规规定并实现最大流体动力学效率。该小组测试了泳镜设计的结构响应,使用ANSYS DesignModeler和ANSYS Mechanical对多种聚合物材料进行评估。研究人员还利用ANSYS Workbench平台确保设计的可靠性。

 Waller表示:“ANSYS软件的参数和多物理场分析功能有助于我们的团队迅速找出问题答案,优化最新泳镜设计的契合度,掌握每个单独组件的影响。这是我们第一次将结构分析纳入开发流程,并利用该功能发掘具有足够强度的轻质材料,使泳镜能够承受入水和其他高强度冲击的影响。”

 Aqualab工程仿真结束后,作用在新泳镜上的冲击力与速比涛传统泳镜设计相比降低了60%以上。

图3 速比涛利用ANSYS DesignModeler优化新一代泳镜的总体外形,包括透镜与眼睛的相对位置、鼻梁架设计和契合度、侧壁组成以及泳镜密封性

图3 速比涛利用ANSYS DesignModeler优化新一代泳镜的总体外形,包括透镜与眼睛的相对位置、鼻梁架设计和契合度、侧壁组成以及泳镜密封性

图4 从左至右:速比涛Super Elite和Elite泳镜的性能与现有的Aquasocket泳镜相比得到了显著提高

图4 从左至右:速比涛Super Elite和Elite泳镜的性能与现有的Aquasocket泳镜相比得到了显著提高

为速度而努力

 在优化泳镜的同时,速比涛Aqualab设计人员还着重对游泳选手比赛中所戴的泳帽进行研究。

 工程师首先对90个头部扫描图像进行分析,用以研究泳帽在实际佩戴时的变化。研究小组利用收集到的数据确定不同泳帽形状的特征——泳帽形状主要由佩戴者包裹头发的方式决定。然后通过修改参考模型来复制扫描研究中确定的典型泳帽形状,用以评估头型变化造成的阻力影响。

 这些初步仿真工作说明:通过优化泳帽内头发的位置,可以将总体阻力降低1.7%。这项研究使速比涛的设计人员开发出一种全新的发型管理系统。这种新产品与泳帽配套使用,能确保头发处于理想的位置,从而最大程度降低阻力。

图5 使用ANSYS Fluent进行的CFD仿真显示出严重的流场扰动和流体阻力,这是由泳帽形状缺陷所导致的

图5 使用ANSYS Fluent进行的CFD仿真显示出严重的流场扰动和流体阻力,这是由泳帽形状缺陷所导致的

责任编辑:吴星星
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