通用機械行業(yè)仿真應用概述

2019-04-05 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網

通用機械是應用范圍廣、具有通用性特點的各類機械設備。通用機械包括各類動力機械、驅動機械、工程機械、傳動機械、液壓控制機械、各類加工機械設備等。通用機械行業(yè)涵蓋的工業(yè)品、覆蓋的工業(yè)領域非常多,是各類工業(yè)應用領域的基礎。所以,一個國家(地區(qū))的通用機械行業(yè)發(fā)展水平反映出國家(地區(qū))整體制造業(yè)的技術水平和能力。

通用機械在產品研發(fā)、設計、運行等階段,在考慮其滿足工作要求的同時,還必須考慮其安全性、穩(wěn)定性、經濟性等各項指標。因此,CAE技術是通用機械研發(fā)、設計所不可缺少的技術和手段,特別是在全球范圍的工業(yè)4.0時代,智慧工廠、智能制造對基于數字化、云計算的CAE技術的依耐性更為迫切。毫不夸張的講,CAE技術是工業(yè)4.0的核心技術之一,是創(chuàng)新設計、智慧工廠建設的基礎。在我國,中國制造2025將迎來通用機械工業(yè)發(fā)展的黃金時期,同時CAE技術將在各個層級、各個階段完全融入和推動通用機械工業(yè)以及中國制造業(yè)的高速發(fā)展。

旋轉機械領域

旋轉機械是工業(yè)領域非常重要的動力裝備,通用的包括汽輪機、燃氣輪機、水輪機、鼓風機、壓縮機等。近年來,隨著國家產業(yè)升級、節(jié)省減排、中國制造2025等規(guī)劃的相繼推出,對旋轉機械相關的性能也提出了越來越高的要求。

旋轉機械非常復雜,通常工作在高溫、高壓、高速旋轉的環(huán)境中,要達成各方面的研發(fā)目標就需要解決大量的工程問題。隨著現代CAE技術的日趨成熟,企業(yè)完全可以將這種先進的研發(fā)手段與傳統(tǒng)的試驗和設計經驗相結合,形成互補,從而提升研發(fā)設計能力,有效地指導新產品的研發(fā)設計,降低開發(fā)成本,縮短開發(fā)周期,從而大幅度提高企業(yè)的市場競爭力。

安世亞太及其強大的仿真技術可以為旋轉機械的設計研發(fā)提供堅強的CAE支撐,包括一維葉片快速設計、二維葉柵通流分析、模板化的總體性能快速評估和整機三維流體動力學、靜力學、動力學、疲勞壽命、流固耦合、顫振失速、模態(tài)、動態(tài)響應、噪聲分析及優(yōu)化。這些設計分析、優(yōu)化工作貫穿于產品研發(fā)的各個階段,可創(chuàng)造大量的技術成果。

旋轉機械相關應用

葉片快速設計
葉柵通道快速通流分析
汽輪機濕蒸汽兩相流非平衡態(tài)流動分析
濕蒸汽兩相流非平衡態(tài)流動分析
透平機械三維非定常流動數值模擬
透平瞬態(tài)問題
透平機械流固耦合穩(wěn)態(tài)分析
透平機械顫振氣動阻尼計算
旋轉機械結構強度、振動和疲勞分析
旋轉機械工藝成形仿真

在Ansys BladeModeler中設計葉輪

葉片流場分析

增壓器離心式壓氣機的結構靜、動力學分析

旋轉機械相關仿真軟件模塊

一維設計工具:Vista CCD,CPD等系列

葉片設計工具:BladeGen,BladeModeler

葉柵網格生成工具:TurboGrid

高級網格生成工具:IcemCFD

結構仿真分析:ANSYS Mechanical,nCode Designlife

流體仿真分析:ANSYS CFX,Fluent

流固耦合分析:ANSYS FSI

優(yōu)化設計分析:Ansys DesignXplorer,optiSLang

多學科優(yōu)化和拓撲優(yōu)化:VR&D Gensis

鍛造成形仿真:Deform

鑄造成形仿真:NovaCast

作業(yè)調度與高性能計算:PERA.Grid、ANSYS HPC

協(xié)同仿真環(huán)境及仿真流程與數據管理:ANSYS Workbench、EKM

電機領域

電機是一種應用最為廣泛的能量轉換裝置,按照能量轉換方式分為發(fā)電機和電動機兩個大類。電機系統(tǒng)是一個集電氣、機械、動力學、散熱、電子電路、控制系統(tǒng)等眾多學科專業(yè)于一體的復雜系統(tǒng)。在電機的實際研制過程中,必須進行電機的電磁性能設計、機械性能設計、通風及熱設計,研究多學科、多物理場及其多場耦合等方面的問題。

電機領域相關應用

電機電磁場分析
電機機械結構分析(強度、模態(tài)、振動、疲勞)
電機通風散熱分析
電機多物理場耦合分析
電機電路及控制系統(tǒng)仿真
零部件機械制造工藝仿真

電機振動響應分析

某電機通風散熱設計

電機電路及控制系統(tǒng)仿真

電機領域相關仿真軟件模塊

幾何建模:ANSYS DesignModeler、ANSYS SpaceClaim

結構仿真分析:ANSYS Mechanical

疲勞壽命分析:ANSYS nCode DesignLife、Ansys Fatigue

流體仿真分析:Ansys CFX、Fluent、ICEM CFD

旋轉電機設計專家:RMxprt

電磁場仿真分析:ANSYS Maxwell2D/3D

機電系統(tǒng)設計:ANSYS Simplorer

多物理場耦合分析:ANSYS Multiphysics/ANSYS AIM

設計優(yōu)化分析:ANSYS DesignXplorer

設計優(yōu)化、可靠性和魯棒性分析:OptiSLang

多學科優(yōu)化和拓撲優(yōu)化:VR&D Gensis

液壓控制分析:HypNeu

鍛造成形仿真:Deform

鑄造成形仿真:NovaCast

作業(yè)調度與高性能計算:PERA.Grid、ANSYS HPC

協(xié)同仿真環(huán)境及仿真流程與數據管理:ANSYS Workbench、EKM

鍋爐領域

鍋爐是一種能量轉換設備,其主要工作原理是利用燃燒后釋放的熱能或工業(yè)生產中的余熱傳遞給容器內的水,使水達到所需要的溫度或一定壓力蒸汽的熱力設備。根據應用主要分為民用鍋爐和工業(yè)鍋爐,其中工業(yè)鍋爐由于其設計用途及安全水平要求,其技術要求遠高于民用鍋爐,廣泛的用于電站、船舶、機車和石化、工礦企業(yè)。

工業(yè)鍋爐一般設計大型化、燃燒充分、蒸汽溫度高、壓力大,一旦發(fā)生事故則會造成較大的經濟財產和生命損失。因此其安全性、效率及可靠性要求方面均比較高。隨著計算機技術的發(fā)展,計算機仿真在鍋爐設計生產中發(fā)揮出愈來愈重要的作用,在燃燒效率(燃燒充分性)分析,鍋爐結構及熱分析(強度、穩(wěn)定性、抗震、傳熱),鍋爐疲勞等方面應用都很廣泛。