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作业7FLUENT 优化设计FLUENT-DesignXplorer in ANSYS WB 12Training Manual混合容器热水进口T= 400 KOperating Limit of U = 1.5 m/s to 3.5 m/s冷水进口T= 300 K U = 0.5 m/s to 1.5 m/s压力出口目标:在操作限制内优化进口速度，从而使出口的温度耗散最小（确保均匀的混合）和容器中的压降（从其中的一个进口到出口的压力下降）也要最小。
混合容器中的流动Training Manual在WB-12中建立问题Training Manual•启动ANSYSWorkbench 12•在Schematic中插入FLUENT AnalysisSystem•在“Geometry”上点击鼠标右键选择“Import Geometry”，然后浏览选择“GeomDX.agdb”文件•在Mesh上点击鼠标右键选择“Edit”进行编辑•WB Mesher 在一个独立窗口中开始，此时模型已经准备好网格划分网格划分和边界命名Training Manual•建立三个组件：•inlethot•inletcold•pressure outlet•划分方式：自动划分•划分细节•物理优先：CFD（计算流体力学）•求解器选择：FLUNT•相关性：0执行单元划分保存项目Training Manual •在Project 页，在Mesh 上鼠标右键选择Update•进入Project页•File>Save As> “ mixing.wbpj”•返回到Meshing Module（网格划分模块）选择路径：File>Close Meshing退出网格划分启动FLUENTTraining Manual •在Setup上点击鼠标右键选择Edit在一个独立性窗口中启动FLUENT软件作为DX 输入参数Training Manual •材料：air（空气）•稳态，湍流，使用标准壁面函数的标准K-epsilon模型：能量模型•边界：inletcold（进冷口）选项New InputParameter推荐速度作为一个DX输入参数。
如何采用ansys workbench对结构进行拓扑优化分析
在ansys workbench中拓扑优化分析流程如下所示。
以下图所示结构为例，演示拓扑优化分析的过程，优化条件如下：
最大应力小于1000PSI；质量去除50%；结构材料为结构钢；结构承受750psi的内压，两端的安装孔固定约束。
拓扑优化的边界条件设置如下，设置对应的优化区域，载荷约束条件区域为非优化区域，设置最大应力和去除质量的约束条件。
优化前后的结果对比，优化后材料质量取出来42%
基于SCDM模块，对优化后的片面模型进行几何处理，并将模型一键转为为实体模型，进行优化后模型的验证分析。
验证分析的流程如下所示，通过workbench的一键传递，自动生成验证分析的静力学模块，按照上图所示的几何模型，完成几何处理，最后进行验证分析。
验证前后的结果对比如下所示，初始模型的变形为0.00032in，优化后模型的变形为
0.00061，初始模型的最大应力为8208psi，优化后模型的最大应力为9636psi，满足优化要求。
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。
（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。
（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。
（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。
（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。
ANSYS 新技术助力大飞机总体/ 气动设计针对大飞机总体布局和气动力设计中的关键技术以及目前遇到的种种问题，ANSYS 公司凭借优秀的多物理场协同仿真技术、航空领域广泛应用的CFD 求解技术、领先的CFD 湍流计算模型和高效的气动噪声模型及完善的技术服务体系，对解决上述问题将起到有效的推动作用。
大飞机研发总体布局和气动力设计关键技术目前存在的问题大飞机研发需要的关键技术很多，但总体布局和气动力技术是设计的重中之重。
比如总体技术方案与气动布局选型、总体外形参数优化、超临界机翼与高效增升装置研究、气动控制与减阻技术、大展弦比机翼气动弹性分析计算技术、高效的气动降噪与发动机降噪技术、超临界机翼颤振分析和空投与空降时飞机稳定性分析等[1]。
下面就上述重点问题进行详细阐述：（1）总体技术方案与气动布局选型。
由于速势、欧拉方程的局限性，使得在高雷诺数下可以获得较高精度，但是无法适应超临界机翼设计、飞机低速气动布局评估、飞机失速特性预测等和粘性流动密切相关工作。
随着CFD 软件并行效率的提高和高性能计算机日新月异的发展，N-S 方程应用于总体方案与气动布局选型成为大势所趋。
（2）超临界机翼与高效增升装置研究。
超临界机翼和增升装置气流流动都具备层流区和湍流区共存的特点，流动转捩是CFD 气动计算的难点。
目前CFD 代码普遍有基于低雷诺数修正模型或基于二维的eN 准则来模拟过渡流动，但是上面这2 种方法有很大的局限性，无法适应超临界机翼和复杂增升装置的转捩流动精确气动力评估。
近些年，基于传输方程的Gamma_Theta 模型在航空领域获得了成功的应用。
西北工业大学陈奕等发表了《Gamma_Theta 转捩模型在绕翼型流动问题中的应用》，作者采Gam ma_Theta 模型成功预测了S809 翼型的气动力系数、前缘分离泡和不同迎角下的转捩点位置。
由于转捩计算对网格要求较高，比如近壁面网格密度和流向网格密度的要求会导致三维增升装置计算网格量达到千万量级，这大大限制了转捩计算在国内航空单位的广泛应用。
基于ANSYS仿真的新型风力发电机气动设计近年来，随着环保意识的不断增强，风力发电逐渐成为可再生能源领域的热门话题之一。
而在风力发电系统中，风力发电机是不可或缺的组成部分之一。
而随着科学技术的不断进步，人们对于风力发电机的要求也越来越高。
于是，新型风力发电机的设计和研发逐渐成为了科技领域内的热点之一。
而在风力发电机的设计中，气动设计也是一个非常重要的环节。
因为气动设计的好坏直接关系到风力发电机的性能和效率。
在气动设计中，使用ANSYS仿真技术也成为了一种非常便捷有效的工具，可以在相对较短的时间内得到一个比较不错的设计方案。
接下来，将从ANSYS仿真的角度出发，对于新型风力发电机的气动设计进行分析和探讨。
首先，对于新型风力发电机的设计，需要进行一定的气动参数的分析。
这个过程主要是通过ANSYS仿真来完成的。
通过对于气动参数进行分析，可以初步了解风力发电机所需要的气动参数。
在进行分析时，需要注意的是，对于风力发电机的结构参数需要进行区分，从而得到在不同条件下的设计优化方案。
接下来，需要对于风力发电机的流场进行仿真分析。
在风力发电机的气动设计中，流场仿真的作用是非常重要的。
通过流场分析，可以直观的看到风力发电机在不同条件下的流场分布情况。
这一点非常重要，因为通过流场分析，可以明确的了解环境对于风力发电机的影响，从而在设计的过程中作出相应的优化和改进，使得风力发电机的性能和效率得到最大化的提升。
同时，在流场仿真的过程中，也需要考虑风力发电机与周围空气的流动的影响。
因为在现实生活中，风力发电机往往会受到各种复杂的环境因素的影响，如风速、地形、气流的不稳定性等等，因此在流场仿真的过程中，需要考虑这些影响因素，从而得出更为准确的仿真结果。
最后，还需要通过ANSYS仿真来对于风力发电机的性能和效率进行评估。
这一点也非常重要，因为对于风力发电机的开发过程中，性能和效率是一个非常关键的问题。
在风力发电机的设计中，设计者们不仅仅要考虑到风力发电机的制作成本，同时还要考虑到风力发电机的使用成本，即运行维护费用。
第23卷第1期空气动力学学报Vol.23,No.1 2005年03月ACTA AERODYNAMICA SINICA Mar.,2005文章编号:0258-1825(2005)01-0016-05基于CFD的静气动弹性优化设计方法杨青,梁强,杨永年(西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室,陕西西安710072)摘要:以三维Navier-Stokes方程为控制方程,数值计算弹性机翼跨音速气动力,耦合结构静平衡方程,研究弹性机翼的静气动弹性变形和真实载荷分布,并在此基础上,对机翼的型架外形进行基于静气动弹性的多学科的优化设计(MDO),以及对机翼进行基于总升力不变的飞行姿态确定,以满足弹性机翼在飞行时的品质设计要求。
以某后掠机翼为例,设计结果达到预期目标。
关键词:N-S方程;静气动弹性;优化设计中图分类号:V211.41文献标识码:AX0引言新型大型运输机、高速轰炸机和民用客机设计,需要大展弦比机翼在跨音速范围巡航,一些最新设计的无人机更具有超大展弦比机翼,这些飞机的机翼刚度普遍较小,机翼气动弹性影响比较严重,从而飞机的飞行品质将因结构弹性变形而发生明显变化。
因此,以往以刚性飞机为设计对象的加以弹性修正的设计方法不能适应新型飞机的设计要求,需要真实的弹性机翼为对象。
在飞机设计阶段,有必要对飞机机翼进行型架的优化设计以消除静气动弹性对机翼形状和载荷的影响。
由于要求跨音速飞行,甚至大迎角飞行,以前采用的线性气动力理论计算结构弹性对载荷影响的方法[1]不再适用,基于N-S方程的气动力数值计算方法可以满足新型飞机载荷分析的需要,以N-S 方程为基础的载荷分析方法也是20世纪90年代中期以来国外发展研究的热点之一[2~4]。
本文以N-S方程为控制方程,计算弹性机翼飞行时所受气动载荷,再耦合结构静平衡方程计算机翼的弹性变形,通过多次迭代计算,求解在该飞行状态下机翼结构弹性平衡时的弹性变形及真实形状,然后计算该机翼形状下机翼的飞行载荷,即弹性机翼的真实载荷。
基于fluent的空气变形喷嘴流场模拟及结构优化设计
在工业领域中，喷嘴的性能对工艺过程有着显著影响。
为了提升喷嘴的效率，本文采用了基于fluent软件的流场模拟方法，对空气变形喷嘴进行结构优化设计。
首先，简要介绍了fluent软件及其在流场模拟中的应用。
接着，阐述了研究目的、意义和方法。
特别强调了本研究旨在通过模拟和分析，找到优化喷嘴结构的有效途径。
然后，深入探讨了流场模拟的实现过程。
这包括建立模型、设置边界条件、选择合适的湍流模型以及初始化流场等步骤。
这些步骤都细致入微地进行了阐述，并附以详细的操作说明。
随后，通过模拟结果，对空气变形喷嘴的结构进行了多角度分析。
这包括流速分布、压力分布、湍动能等。
这些分析结果为优化设计提供了有力依据。
在得出初步结论的基础上，进行了结构优化设计。
具体包括调整喷嘴形状、尺寸以及改进内部结构等措施。
这些优化措施都是基于模拟结果进行的，旨在提高喷嘴性能。
最后，总结了整个研究过程和成果，并对未来研究进行了展望。
本研究通过fluent软件的流场模拟，为空气变形喷嘴的结构优化设计提供了有益的参考。
未来，可以进一步深入研究其他类型的喷嘴，以提升其在各种应用场景中的性能。
