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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 -...

将离散元素法 (DEM) 和有限元分析 (FEA) 结合起来，提高卡车车身性能：在保持强度的同时最大限度地减轻重量。 挑战 处理散装物料或重型设备的行业面临着与结构性能、磨损和运行效率有关的重大挑战。 传统的设计方法通常依赖于实验测试和经验相关性，这些方法成本高、耗时长且范围有限。 这就是计算模拟，特别是将 离散元件法 (DEM) 和有限元分析 (有限元分析）成为一种强大的工具。一些行业面临的主要挑战包括 重负荷下的结构完整性采矿.自卸车车床和挖掘机铲斗反复受到岩石撞击，导致疲劳和裂纹。 水泥.回转窑承受着熟料运动产生的机械应力。磨损和材料退化采矿.泥浆管道和泵因磨蚀性颗粒流而受到侵蚀。 钢.高炉料斗因铁矿石连续冲击而磨损。载荷分布和应力集中农业与食品.由于谷物流动不均匀，筒仓会产生应力集中。 工业过滤.处理粉末的旋风分离器会受到高速颗粒的结构应力。优化重量和材料使用重型机械.输送带框架必须重量轻，但能承受冲击负荷。 汽车.散装物料运输拖车需要对材料进行优化，以减轻重量，同时保持耐用性。工程解决方案 工程解决方案 离散元素法（DEM）与有限元分析（FEA）的耦合 为评估处理散装材料设备的结构性能提供了一个强大的解决方案。通过将颗粒相互作用与结构响应相结合，这种方法使工程师能够预测 磨损、应力分布和疲劳, 优化设计，提高耐用性和效率。 方法 为了准确评估卡车车身受到的冲击力，并确定由此产生的结构应力，工程师们采用了两种强大的数值方法，即 离散元素法 (DEM) 和有限元法 (FEM 或 FEA)。 每种方法在理解问题的不同方面都起着至关重要的作用。DEM 用于模拟颗粒（如岩石碎片）在加载过程中的行为。它为了解岩石如何相互作用、其速度、撞击位置以及由此产生的作用力提供了重要依据。 对卡车车身的作用力。要获得逼真的结果，工程师必须定义关键的输入参数 例如 岩石粒度分布、形状、密度和机械性能. 有限元分析 侧重于 结构对不同力的反应。 它允许工程师分析 应力分布、变形和潜在的失效区基结构部件的材料属性。基本输入包括材料属性、支撑和加载状态信息以及疲劳极限。除了这些基本功能外，DEM-有限元分析方法还能在以下方面发挥重要作用先进的分析，如几何 优化、疲劳预测和冲击能量评估提供让工程师更深入地了解散装材料如何随着时间的推移影响结构部件。对于希望提高耐用性、降低维护成本和提高运营效率的行业来说，这种方法至关重要。 为了展示这种方法的威力，我们展示了一个 卡车自卸车身的结构分析和优化演示该演示应用 DEM-FEA 评估材料载荷、应力水平和设计改进。Ansys Rocky 是一种...

利用 Ansys Additive 解决方案释放 Additive Manufacturing 的全部潜能 快速成型制造 (AM) 彻底改变了工程师设计和生产复杂零件的方式，提供了前所未有的灵活性和效率。然而，要充分发挥其优势，在从设计优化到打印和后处理的每个流程阶段，都必须采用强大的仿真驱动方法。Ansys 提供了一套全面的快速成型解决方案，专门针对这些关键阶段量身定制，以确保精度、可靠性和性能。在本博客中，我们将探讨从过程仿真到材料分析的每种 Ansys Additive 产品如何在增强 AM 工作流程、最小化风险和最大化打印成功率方面发挥关键作用。Additive 宇宙 让我们看看 Ansys 工具是如何管理 AM 生态系统的：增材制造设计 (DfAM)。 专门针对增材制造（AM）工艺优化设计的工程方法，而不是简单地将传统设计用于三维打印。DfAM 利用增材制造的独特能力，如复杂的几何形状、轻质结构和材料效率，在提高性能的同时减轻重量、降低成本并缩短生产时间。DfAM 的主要原则包括拓扑优化、晶格结构、部件整合以及最大限度地减少支撑材料，以提高可制造性和后处理能力。其中重要的工具有 发现 和 机械。 第一种工具可以快速修改几何图形、创建晶格和轻质几何图形，并能轻松完善为增材制造而优化的复杂形状。拓扑优化工具可帮助工程师生成既能保持强度又能减少材料用量的轻质有机结构。对于这项任务 发现 和 机械 可以使用。假肢是生物医学应用中拓扑优化的一个众所周知的例子。构建设置 是指打印前的准备过程，以确保成功高效的构建。它包括确定零件方向、在构建板上定位多个零件、生成支撑结构以及定义打印参数，如层厚、扫描策略和材料设置。正确的构建设置对于最大限度地减少变形、优化材料使用和减少后期处理工作至关重要。 Ansys Additive Prep 是一种工具，可帮助您准备将进行添加式制造的零件。Additive Prep 内置于...

在现代工业应用中，聚合物部件因其低成本和高强度重量比等众多因素而变得越来越普遍。通常，工程师利用材料强度的经典方法来评估金属和聚合物部件的强度。然而，由于经典方法的基本假设是材料的应力-应变曲线呈线性且应变较小，因此此类计算的适用性受到了限制。 应力集中系数 (SCF) 是在确定金属部件强度时经常使用的一种假定材料线性和小应变的计算方法。利用弹性理论，许多几何形状的 SCF 已被制成表格。但问题是，在设计由弹性体、热塑性塑料和其他类型聚合物等非线性材料制成的部件时，SCF 的使用程度如何？ 本研究的目的是探讨 SCF 与小应变和材料线性假设相关的局限性。 为此，我们将模拟带有中心孔的经典板材，并使用三种不同的材料将得到的 SCF 与理论值进行比较：结构钢作为基线，弹性体使用 3.5mm 厚的钢板作为基线，热塑性塑料使用 3.5mm 厚的热塑性塑料作为基线。rd order Yeoh hyperelasticity，以及使用 Ansys Three Network Model (TNM) 的通用 ABS。 在本研究中，我们模拟了一个带中心孔的有限矩形板，其端面受到拉力，产生拉应力、其中 P 是施加的拉力、 W 是板的宽度，而 t 是板的厚度。 但是，在处理带孔的有限板时，需要定义标称应力、 其中 d 是孔的直径。利用标称应力，应力集中系数定义为 其中，最大应力为孔表面的最大等效应力。 对于带中心孔的有限板，以下的经验关系为 K...