Simulation

利用贯通流结果了解不同流速下的水力行为 挑战 设计水力涡轮机械（如离心泵、风机或水轮机）需要平衡各种输入变量。设计人员必须定义流量、转速、叶轮几何形状、叶片数量和比能量（或扬程）等工作条件，所有这些条件都相互关联，并对性能产生重大影响。这种复杂的设计空间可能会让人不知所措，尤其是当人们试图优化液压效率、功率消耗或扭矩，同时避免气蚀或在非设计条件下性能下降时。 即使有了明确的目标，如达到一定的扬程或功率，确定所选的设计参数组合是否最优也并非总是那么简单。设计人员通常依赖经验或经验公式，这些方法虽然有用，但可能无法全面反映情况，特别是对于新颖或受限制的应用。这种不确定性会导致次优配置性能不佳或需要大量重新设计。工程解决方案 设计高效的透平机械需要既快速又可靠的工具，尤其是在开发的早期阶段。Vista TF（Throughflow）是 ANSYS Workbench 套件的一部分，它是一种流线曲率求解器，旨在使用准一维方法评估径向叶片排，如离心泵、径向压缩机和涡轮机中的叶片排。 虽然 Throughflow 无法提供 3D CFD 的全部细节，但它可以对叶轮几何形状和工作点进行快速参数化研究。其简化但有物理依据的建模使工程师能够快速评估各种配置，并对水头、扭矩和效率（级效率和等熵效率）等关键性能指标提供即时反馈。 为了应对复杂设计空间的挑战，Throughflow 提供了一种基于一维流量计算评估性能趋势的有效方法。通过改变质量流量或叶片几何形状等参数，设计人员可以深入了解这些输入如何影响水力行为。这使得 Throughflow 成为早期筛选和迭代改进的绝佳工具，帮助工程师将昂贵的 3D CFD 工作重点放在最有前途的候选方案上。方法 设置过程在 ANSYS Workbench 环境中通过拖放 Vista CPD 模块开始，该模块用于基本的离心泵选型。第一步，用户提供所需的设计点，包括流量、扬程、转速和流体特性等输入。根据这些条件，Vista CPD 会生成初步的叶轮几何形状，并估算关键性能参数。Vista CPD 的独特之处在于它可以生成 效率曲线 的函数 比速度 (Ωs) 和 比直径比 (Q/N）。这些非尺寸参数概括了叶轮的性能特征：Ωs（比转速）:这是一个无量纲参数，与流速 (Q)、转速 (w）和头部（H).该方程常用于泵的设计，以划分叶轮类型并预测流动通道的形状和性能。公式中，g 为重力加速度。 Q/N（流量系数）:表示流量与转速的比值，在此用于建立不同流态的性能曲线系列。这里 N 是转速（转/秒），D 是叶轮直径。在...

这是一个精彩的模拟，但限制并不是固定不变的。要从这个 CFD 可视化图像中获取信息，您必须同时关注不断变化的色谱限制和不断变化的图像。如果上限也是固定的，那岂不是更简单？你甚至可以看到这种边缘冷却。不过，稍后我们将讨论更多关于颜色的问题。也许吧。 自然无盐.您的差价合约的确如此。 CFD 网格的每个单元每个时间步只能有一个标量值。这就是离散化的本质。自然界并非如此。在自然界中，没有一个有限体积的压力很高，而下一个有限体积的压力却很低。尽管如此，您的 CFD 可视化效果还是表明了这一点。让我向您介绍：平滑混合。你可以说：是的，但这不是我的 CFD 结果。你也可以说，这大概比你的 CFD 结果更接近现实。 你不知道绿边的功率！ 说到离散阶梯：您的色彩图中也有。既然您已经在压力极限上实现了平衡，为什么不突出中性点呢？ 因为它是 25但这并不意味着 32 色阶就是永远正确的选择。如果您使用的是真正的中性色，就应该让它脱颖而出！将颜色级数改为奇数意味着在 CFD 可视化中，零点有一种独特的颜色。你的眼睛会欺骗你。不要相信它们。 接下来，你要把绿色去掉你注意到它是怎么直接踢到你脸上的了吗 Did you already notice how this is kicking directly into your face, off the screen?新标准的 "明亮 "色彩可能更平和、绿色更少，但它是否很棒？您的设备是否能逼真地显示它们？您的显示器是否经过 DCI-P3 色彩校准，并能覆盖 99% 的 RGB 光谱？ 显示器可能会显示 100%...

电池模块热设计挑战 为使用周期设计电池模块会面临一些独特的热工程挑战。使用循环（如驱动循环）涉及可变负载、速度和环境条件，要求电池在动态压力下提供一致的性能。管理热行为至关重要，因为波动电流会产生热量，从而导致电池老化。设计人员必须确保最佳的能量密度、功率输出和安全性，同时兼顾尺寸、重量和成本限制。此外，还必须仔细匹配电池，避免出现影响性能和寿命的失衡现象。预测实际循环条件下的长期衰减会使设计更加复杂。总之，要在不同的驾驶场景下实现耐用性、效率和可靠性，需要精心的工程设计和先进的控制策略。 工程解决方案 为解决电池模块在驱动循环中遇到的难题，工程师们采用了多种解决方案。热管理系统（如液体冷却或相变材料）可调节温度并防止过热。电池管理系统 (BMS) 监控电压、电流和温度，确保电池平衡和安全运行。先进的建模和仿真工具有助于预测各种驱动条件下的性能和衰减。电池的选择和匹配提高了一致性和使用寿命。结构设计优化了封装，以保证重量、耐用性和碰撞安全性。此外，自适应控制算法可实时调整功率输出，以提高效率并延长电池在各种驾驶情况下的使用寿命。 使用 ANSYS Fluent 是评估电池热系统解决方案的有效工具；但是，这些评估可能会面临一些挑战。创建精确的模型需要详细的输入数据，包括各种条件下的材料特性和电池行为，而这些数据可能很难获得。考虑到使用周期，在 Fluent 中验证高保真模拟需要大量的计算和时间。 通过利用 Ansys Digital Twin 中的降阶模型，可以实时评估使用周期的热解决方案。 本博客将讨论电池模块的线性时间不变（LTI）降阶模型（ROM）。 方法 在本讨论中，使用 Ansys Fluent 和 Digital Twin 设置电池模块热仿真涉及多个步骤。这些步骤包括思维导图、产品图、Fluent 案例设置和 Twin Builder Digital Twin 设置。 思维导图： 生成吹塑成型特征思维导图的目的是以结构化的方式组织和表示想法、概念或信息。 下面的思维导图显示了模拟研究的目标和针对目标提出的问题。 每个问题后面都有针对每个问题的理论、行动和预测。 每个分支的底部还将添加生成的结果。产品地图： 生成吹塑型坯和模具的产品图，列出产品特征并进行分类。产品图显示了与思维导图中的理论/行动相对应的一些因素。流畅培训模拟：...

我将专注于推进透平机械的发展，但首先，请允许我从个人反思开始。关于 "授人以鱼，不如授人以渔。授人以鱼，不如授人以渔"，但这句话的永恒智慧依然适用。作为两个孩子的父亲，我有责任向他们传授我所掌握的所有知识。孩子有责任立志超越父亲。虽然我可能不是垂钓专家，但我对基础知识掌握得很好，每年都会带孩子们去附近的湖边或瑞典西部的海岸边垂钓几次。今年春天，我的儿子收到了他的第一根鱼竿，他对今年再次去钓鱼的兴奋之情表明，他可能很快就会在这项技能上超越他的父亲。 把重点转移到我热切期待的即将到来的一件大事上，虽然我可能不认为自己是钓鱼高手，但我是公认的 涡轮机械专家 在我工作的公司内。虽然我的专业知识可能会被公司里有成就的人争论 ASME (美国机械工程师学会）的生态系统，我热衷于再次参加首屈一指的 ASME Turbo Expo，以获取有关先进透平机械的知识。展会 2025 年版 (2025 年 6 月 16-20 日）将在田纳西州孟菲斯市举行，该市因密西西比河畔的地标性建筑而闻名，如格雷斯兰（Graceland）和一座专门用于钓鱼的独特金字塔。除了与老朋友和同事重聚之外，我还期待着沉浸在最新的研究中，进一步提高自己在该领域的专业知识，最终实现推动透平机械发展的目标。在美国机械工程师学会涡轮博览会上推动透平机械发展 参加涡轮博览会为您提供了一个与来自著名公司、大学和政府实验室的工程领导者接触的宝贵机会。通过各种技术演讲，与会者可以探索在发电和推进方面开发、测试和最终推进透平机械技术的创新方法。由于 ASME Turbo Expo 是发电和推进技术领域交流知识、促进专业和业务发展的平台，因此与行业决策者的接触为获得竞争优势提供了机会。 仿真在理解燃气轮机等复杂机械的性能方面发挥着至关重要的作用，尤其是当目标是推进透平机械的发展时。在 2025 年美国机械工程师学会涡轮博览会上发表的多篇研究论文都以仿真技术为重点，下面重点介绍几个例子。 使用全耦合 FSI 方法对 NASA 高效离心压缩机的制造过程进行数值模拟和验证 GT2025-153737作者：庄庆元等人庄庆元等 这项研究将 CFD 空气动力学与离心力和热膨胀相结合，准确预测了冷热转换。这是西门子 DISW 和 IsimQ 的一项联合研究。与美国国家航空航天局（NASA）进行了大量的合作和良好的互动。该模型和测量结果由 NASA 提供，并向公众开放。9MW 西门子能源干式低排放燃烧器的氢气与天然气共燃：第二部分 - 大涡流模拟 GT2025-152877作者：刘可欣等刘可欣等 这是一项燃烧 CFD...

为什么选择 HFSS-IC？ Ansys 发布了面向中小型企业的新工具 HFSS-IC。它可以设计安装在封装上和集成在印刷电路板上的复杂芯片组件。该解决方案包括三个功能强大的求解器--HFSS、Q3D 和 RaptorX，与市场上的其他替代产品相比，具有广泛的功能：可读取 GDS 文件和支持文件（*.map 或 *.xml）。 可读取铸造厂加密的模型。已获主铸造厂批准。 3 个求解器（HFSS/Q3D/RaptorX），可在所有设计阶段提供完整的设计能力。 HFSS 是解决电磁问题的行业标准 大多数代工厂都采用 RaptorX。 支持复杂的芯片-芯片-封装配置。 简化模型和网格划分的创新工具。 三个求解器的参数化，使用 Optislang 的智能优化器。 与 AEDT 电路相连，双向连接。 价格合理，适合中小型公司使用。GDS 文件： GDS 文件格式是模具（芯片）行业最常用的格式。HFSS-IC 解决方案能够读取 GDS 文件以及 .map、.xml 和 *.ircx 等叠加文件。从主菜单中，File>Import>GDS 文件：选择 GDS 文件后，AEDT 将显示图层列表、网络列表和端口。用户还可以导入控制文件：您可以上传以下控制/支持文件类型：*.xml、*.tech、*.layermap、*.ircx、*.itf、* .vlc.tech 和 *.map 文件。本博客所使用的示例是硅集成电路：HFSS/3D 布局默认模式和 HFSS-IC 模式。 在 HFSS/3D Layout...

本博客介绍如何在 Ansys Maxwell 中执行磁静力三维分析，以计算载流线圈和永磁体之间相互作用产生的扭矩。 在本例中，线圈中的电流产生了沿 Y 轴指向的磁场，而永久磁铁则沿 X 轴被磁化。这种配置会产生绕 Z 轴的扭矩。 分步工作流程包括构建几何图形、分配材料和激振力、设置模拟和查看结果。模拟工作流程 首先在 XY 平面上绘制一个 12 段正多边形，创建一个线圈，然后设置其中心和起始位置，如下图所示。接下来，使用"...... "工具，用 30 个线段将创建的对象绕 X 轴旋转 360 度。 绕轴扫描 工具。绕 Z 轴旋转 45 度，然后指定铜材料。在 AEDT 3D Modeler 中按照下图所示的尺寸和位置绘制一个方框，对条形磁铁进行建模，然后为其分配钕铁硼材料。首先创建线圈的横截面，为线圈分配电流激励。使用 "曲面 >剖面 "工具沿 XY 平面剖分线圈对象。使用布尔运算> 分离体分离出终端对象，并删除额外分离的终端对象。右键单击...

摘要 对于 Ansys Mechanical 的用户来说，扩展到 Ansys Motion 可以释放强大的新功能，但要实现这一转变，需要的不仅仅是浏览熟悉的界面。虽然这两种工具共享相同的图形环境，但它们依赖于根本不同的求解器和建模方法。了解这些概念上的差异对于有效利用 Ansys Motion 和避免常见陷阱至关重要。无论您是希望扩大仿真范围还是增强当前的工作流程，认清 Mechanical 的终点和 Motion 的起点都是成功高效集成的关键。在本博客中，我们将探讨这些关键区别，帮助 Mechanical 用户自信地步入多体动力学世界。在本博客中，我们将不关注具体的设置细节。相反，我们的目标是强调 Ansys Mechanical 和 Ansys Motion 之间更广泛的工作流程差异。虽然这两种工具都属于同一个仿真生态系统，但它们基于不同的建模理念。这意味着要有效使用 Ansys Motion，Mechanical 用户必须调整他们的典型方法。我们将探讨对成功过渡工作流程和充分利用 Ansys Motion 功能至关重要的关键概念和调整。 运动设置的独特特征 从 "运动 "中定义事物的方式可以看出，它与 "机械 "有两个主要区别：分组属性定义： 在 Motion 中，可以使用适用于整个组的独立属性对象为多个类似对象定义属性。这样做的目的是避免为每个对象定义相同的值。想象一下，一个模型有几十个触点，您需要为每个触点定义类似的摩擦属性。如果您使用的是机械模型，则需要在每个触点属性部分定义摩擦系数。在 Motion 中，通过创建一个触点属性对象，您可以一次性定义所有需要的触点对的值。在本示例中，我们可以看到一个定义了三个触点的模型，以考虑多个部件之间的相互作用。在此设置中，有两个运动对象用于定义数值属性和摩擦属性。与机械模型相比，在每个接触对象中都需要定义完整的属性。 触点定义： 联系人属性对象：注意范围是一个列表，包括三个已定义的联系人对象。 触点摩擦属性： 使用功能： 第二个主要区别是创建函数的方式。在机械功能中，您可以直接在对象上定义一些基本函数（例如定义时变力）。而在运动模式中，子实体菜单允许创建更高级的函数。有关可用函数的更详细解释，请参见 Ansys...

在不断发展的产品工程领域，要保持领先地位就必须配备最好的工具。Mathcad 11（又称 Mathcad Prime 11）在设计时考虑到了现代工程的精确性和复杂性，推出了一整套创新功能，提高了计算精度并支持高级产品设计。最新版本大大改进了数学引擎，提高了现有功能的性能，并引入了令人兴奋的新功能。 Mathcad 11 概览 什么是 Mathcad 11？ Mathcad Prime 11 是一款工程计算软件，可以更轻松地记录工程计算，尤其是与制造和产品设计相关的计算。该软件非常直观，可以解决和分析复杂的计算问题，同时还能实现可追溯性和保护知识产权 (IP)。Mathcad 11 包含在统一文档中使用自然数学符号、丰富格式、绘图和图像在工程笔记本中记录和显示工作的工具。 Mathcad 11 使用自然数学符号轻松记录工程计算。 Mathcad 11 的优势 使用 Mathcad 解决和记录复杂的工程方程式，可以传达设计意图 将设计意图与工程知识结合起来，通过文字、图像、绘图、表格等方式，用数学知识展示你的作品。 缩短上市时间 通过模板在各项目中重复使用标准计算。 与其他工具集成 使用开箱即用的与 Creo、Windchill 和 Excel 的双向集成，或使用应用程序接口，使计算成为所有产品开发的基础。 减少错误 更精确的计算和最先进的求解器。Mathcad 11 中的所有新功能 应用程序的进步支持二进制、八进制和十六进制 自定义单位系统： 除了内置的 SI、USCS 和 CGS 系统外，还可创建自己的单位系统，提高灵活性。 手动计算模式:通过重新计算选定部分或整个页面的功能，对工作表计算进行更多控制。 用于高级控件的 Python:除了现有的通过 API 支持...

电池单元热设计挑战 电池热管理的主要挑战之一是确保温度低于最大工作极限。温度过高会导致效率降低、加速老化和潜在的安全隐患。 工程师必须了解电池产生的热量，才能充分设计冷却系统。要了解和预测电池模块的热行为，就必须将电池的散热与电池单元的电气机械特性结合起来。通过将电池单元的电气特性联系起来，可以为冷却系统设计提供更好的电池散热率。 工程解决方案 通过电池单元的物理测试数据可以增强对电池热行为的模拟。 其中一种电池测试称为混合脉冲功率表征（HPPC）。 这种测试可以计算电池内阻。 下面是 HPPC 数据集中的一个脉冲示例。 在电池单元的内阻与压降除以电流成正比。 Twin Builder 可根据整个 HPPC 数据集生成电阻值，该数据集可包括多个温度和充电状态 (SOC) 级别。该电阻值与电路电流和电压一起用于预测电池热损耗功率。Ansys Twin Builder 软件提供了模拟和分析电池单元和模块热行为的工具。借助电池向导功能，Twin Builder 允许工程师模拟复杂的热相互作用，并评估不同的电池放电行为。Twin Builder 能够利用 HPPC 数据快速生成热抑制值。 通过使用 Twin Builder，工程师可以进行参数研究，探索各种设计配置。这样就能确定确保均匀温度分布和高效散热的解决方案，最终提高电池性能和安全性。 为了应对热管理挑战，工程师可以使用 Ansys 软件对多种输入进行评估。 这些输入可包括不同的电池容量、C-Rate 和 HPPC...

无论是最新的电动汽车、混合动力汽车，还是传统的汽油汽车，它们都有一个共同的关键需求：保持温度 "恰到好处"。汽车能源和热管理就像指挥交响乐团，每件乐器都需要以完美的音量演奏。当它工作时，它是美丽的。当它不奏效时......你就会注意到。 电动汽车革命让这一挑战变得更加严峻。用于制冷或制热的每一度电都会直接影响到充电后的行驶距离。我们从电动汽车中学到的经验有助于提高所有车辆的效率，无论引擎盖下装的是什么。 优化车辆能源和热管理 传统的孤岛式工程设计方法已不再适用。将冷却系统与动力系统分开开发，而动力系统又与车厢舒适系统分开开发？这就好比让不同的承包商在不互相沟通的情况下建造一座房子。这样做也许能站得住脚，但效率不高！ 从第一天起，就需要采用集成方法将所有工作整合在一起。这就是先进的模拟和测试工具发挥作用的地方，它能让工程师在第一个原型制造出来之前就看到全局。Simcenter 的集成 VEM-VTM 解决方案 它涵盖了从需求、基准、结构和尺寸到 VTM 组件工程和车辆集成的所有开发阶段。 让我们深入了解这种现代方法如何彻底改变车辆开发... 1 - VEM 基准和目标设定 在专用的 VEM 设施中，现有车辆都安装了传感器，以识别流经车辆的所有机械能、电能和热能。运行不同的场景，如正常驾驶、冷启动、热启动和充电，以捕捉车辆在各种条件下的完整行为。工程师利用这些数据创建一个数字孪生模型，并对其进行修改，以探索潜在的改进和优化方案。汽车的任何方面都可以改变，例如电池的大小或类型、暖通空调系统或不同组件的位置，然后进行模拟，看看这对整体性能有什么影响。想了解有关 VEM 基准测试的更多信息？ 2 - 车辆架构定义 车辆结构定义的重点是确定系统要求和初始尺寸，以满足性能目标。关键活动包括选择动力总成类型、定义热系统结构、确定电机和电池等关键部件的尺寸，以及确定冷却/加热需求。 原始设备制造商利用供应商的数据和模型来验证初始尺寸并制定热战略。这样就能及早发现集成方面的挑战，并进行结构优化。该流程支持热管理系统的高效开发，同时兼顾性能和舒适性要求。 这种以数据为导向的方法有助于原始设备制造商从一开始就将热量因素考虑在内，从而更快地开发出节能汽车。有关车辆架构的更多信息，请阅读《充电电动汽车》上的文章 如何在电动汽车架构探索中使用生成工程学. 3 - 规模和系统开发 确定 VEM 的大小就好比为汽车绘制平衡的能源蓝图。我们需要多少储能才能达到预期的行驶里程？在加速、爬坡和高速行驶时，电动机的功率必须有多大？电力电子设备将如何管理电池和电机之间的功率流？冷却系统能否将所有部件保持在安全的工作温度？ 所有构件都需要完美地结合在一起。如果一个部件太小或太大，都会影响整个系统的性能。我们的目标是找到一个最佳点，让所有部件在满足所有要求的同时高效地协同工作。4 - 详细组件工程 在使用寿命期间，车辆部件会反复暴露在高达几百摄氏度的高温下。如果没有适当的热管理，就会导致部件故障，造成重大的安全和成本问题。 Simcenter 解决方案可帮助设计人员预测每个组件的热行为，以了解所需的冷却水平。它们还有助于确保电动汽车中的电池保持在最佳工作温度内，以提供最高性能并保证安全。集成模拟还允许工程师优化 客舱热舒适性 与车辆性能并驾齐驱。舒适性正成为一个日益重要的差异化因素，尤其是在豪华车中，因此必须在不影响性能的前提下优化舒适性。阅读以下资源，了解有关部件热管理的更多信息：博客 电池建模与安全从三维电池设计到整个电池组以及失控时的热传播。 最新录音 ICE 热能研讨会 行业专家分享了内燃机模拟的最新进展 观看 机舱热舒适性网络研讨会 了解高保真模拟如何帮助设计高效的 HVAC 控制系统，或阅读如何 Calsonic Kansei 公司该公司在设计空调系统时，将实物原型的数量减少了一半。5 -...