3D打印越來(lái)越多的應用到運動(dòng)流體領(lǐng)域,拿換熱器舉例,3D打印可以實(shí)現較小尺寸的流體通道,具有較薄的壁,以及錯綜復雜的形狀,這些熱交換器使用先前傳統的制造方法無(wú)法制造出來(lái)。
拿液壓歧管舉例,3D打印3D打印技術(shù)已成為多家液壓系統制造商制造復雜液壓零部件的選擇,通過(guò)金屬3D打印技術(shù)來(lái)制造液壓閥塊,在進(jìn)行產(chǎn)品設計時(shí)無(wú)需考慮交叉鉆孔的設計約束,并且可以將鋒利的角換成圓形彎曲的設計從而減少湍流現象。
ANSYS Fluent軟件的動(dòng)網(wǎng)格功能,著(zhù)眼于非定常運動(dòng)邊界的相關(guān)問(wèn)題,但凡跟流體,熱傳遞及化學(xué)反應等有關(guān)的工業(yè)均可使用。具有豐富的物理模型、先進(jìn)的數值方法以及強大的前后處理功能。Fluent軟件尤其擅長(cháng)解決各類(lèi)極具挑戰性的變形與運動(dòng)流體仿真問(wèn)題,目前已經(jīng)廣泛的應用在航空、航天、汽車(chē)、兵器、能源、生物等行業(yè)。
Fluent動(dòng)網(wǎng)格(Dynamic Mesh)功能概述
動(dòng)網(wǎng)格模型可以用來(lái)模擬流場(chǎng)形狀由于邊界運動(dòng)而隨時(shí)間改變的問(wèn)題。邊界的運動(dòng)形式可以是預先定義的運動(dòng),即可以在計算前指定其速度或角速度;也可以是預先未做定義的運動(dòng),即邊界的運動(dòng)要由前一步的計算結果決定。網(wǎng)格的更新過(guò)程由Fluent 根據每個(gè)迭代步中邊界的變化情況自動(dòng)完成。
在使用動(dòng)網(wǎng)格模型時(shí),必須首先定義初始網(wǎng)格、邊界運動(dòng)的方式并指定參予運動(dòng)的區域??梢杂梅植嘉募≒rofile)或者UDF定義邊界的運動(dòng)方式。Fluent 要求將運動(dòng)的描述定義在網(wǎng)格面或網(wǎng)格區域上。如果流場(chǎng)中包含運動(dòng)與不運動(dòng)兩種區域,則需要將它們組合在初始網(wǎng)格中以對它們進(jìn)行識別。那些由于周?chē)鷧^域運動(dòng)而發(fā)生變形的區域必須被組合到各自的初始網(wǎng)格區域中。
不同區域之間的網(wǎng)格不必是共節點(diǎn)的(Comformal)的,可以在模型設置中用Fluent軟件提供的非共節點(diǎn)交界面(Non-Comformal Interfaces)功能將各區域連接起來(lái)。
Fluent 的動(dòng)網(wǎng)格功能在各個(gè)行業(yè)的應用案例
航空航天
機翼的顫振是氣動(dòng)彈性力學(xué)中最重要的問(wèn)題之一,如果處理不當,可能會(huì )發(fā)生災難性的結構變化,導致巨大的事故。
Fluent中的動(dòng)網(wǎng)格功能可以幫助我們計算機翼的顫振情況,為我們的設計提供數據支撐;同時(shí),仿真的整個(gè)過(guò)程經(jīng)濟、高效,不會(huì )增加額外的人員風(fēng)險和安全性問(wèn)題,是飛行器設計方法中值得信賴(lài)的好幫手。
機載導彈彈射分離也是一個(gè)需要著(zhù)重研究的技術(shù)問(wèn)題,在設計的過(guò)程中,投彈的時(shí)機、彈射力、飛行器姿態(tài)等因素都會(huì )對整個(gè)過(guò)程產(chǎn)生影響。Fluent 的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)結合6DOF模型可以很好的研究這一過(guò)程的整體情況,并且在長(cháng)期的CFD仿真實(shí)踐中,該模型的計算精度得到了廣泛的認可和數據支撐。
風(fēng)力發(fā)電
風(fēng)力發(fā)電機在工作的工程中,由于風(fēng)載荷較大,葉片又相對細長(cháng),因此容易產(chǎn)生較大的形變,從而對風(fēng)機的工作效率和安全性造成影響。
使用動(dòng)網(wǎng)格與流固耦合(FSI)技術(shù),可以準確計算旋轉運動(dòng)過(guò)程中,葉片的載荷變化,從而計算得到結構的應力、應變和位移;隨后,該位移可以通過(guò)動(dòng)網(wǎng)格方法反作用給流場(chǎng),從而計算結構變形對流場(chǎng)的影響。
汽車(chē)內燃機
傳統汽車(chē)行業(yè)的CFD研究已經(jīng)廣泛的應用在各個(gè)部件和整車(chē)之中。其中,與網(wǎng)格運動(dòng)相關(guān)的問(wèn)題,最典型的分析莫過(guò)于內燃機的仿真計算了。
Fluent的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)可以描述活塞缸的整個(gè)工作過(guò)程,并與燃燒、多組分、傳熱分析等模型耦合計算。同時(shí),Fluent中具備的Event技術(shù)可以自動(dòng)排列活塞缸運動(dòng)的工作時(shí)序,實(shí)現動(dòng)網(wǎng)格方式和邊界變化自動(dòng)布局,從而提供最為高效、準確的仿真方法。
旋轉機械
Fluent中的多重參考系和滑移網(wǎng)格功能,給旋轉機械的仿真問(wèn)題提供了經(jīng)濟、高效的計算方法。
但是對于部分復雜的問(wèn)題,或需要更精確計算的情況,多重參考系和滑移網(wǎng)格恐怕難以匹配實(shí)際的需求。此時(shí),就必須要使用 Fluent中的動(dòng)網(wǎng)格功能。比如:泵的空化問(wèn)題、多相流問(wèn)題、縫隙滲漏問(wèn)題等情況,對于這一類(lèi)需要明確描述邊界運動(dòng)的情況,動(dòng)網(wǎng)格功能就可以派上用場(chǎng),并且大顯身手。
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