搜索【行業(yè)動(dòng)態(tài)】仿真技術(shù)加速燃?xì)鉅t灶設(shè)計(jì)
2016-11-09 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
關(guān)鍵字:燃?xì)庠? CAD系統(tǒng) 燃?xì)庠钣邢拊治?/span>
惠爾普巴西分公司利用直接建模和流體仿真技術(shù)將開發(fā)新爐灶面的時(shí)間縮短了35%。
ANSYS SpaceClaim DirectModeler能方便地清理幾何結(jié)構(gòu),并生成CFD仿真所需的封閉體積。
1項(xiàng)目介紹
燃?xì)庠蠲娴脑O(shè)計(jì)具有很大挑戰(zhàn)性,因?yàn)檫@其中涉及了許多設(shè)計(jì)參數(shù)。產(chǎn)生火焰的端口幾何形狀、向端口提供燃?xì)獾膰娮?、支撐端口的網(wǎng)格爐排、端口和設(shè)備金屬表面之間的關(guān)系,所有這些因素都影響著爐灶的工作性能。
惠爾普巴西分公司很大程度上依賴于仿真技術(shù)來設(shè)計(jì)燃?xì)鉅t灶,滿足獨(dú)立櫥柜、內(nèi)置烤箱和各種爐灶面的要求。仿真技術(shù)能幫助工程師在原型階段之前預(yù)測(cè)推薦爐灶設(shè)計(jì)的性能,從而減少燃?xì)庀?、縮短烹飪時(shí)間、并減少開發(fā)時(shí)間?；轄柶瞻臀鞣止镜墓こ處熇肁NSYS計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)軟件評(píng)估推薦爐灶設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定性、熱效率、表面溫度和一氧化碳生成等問題。不過,工程師需要工具來準(zhǔn)備仿真模型,從而快速探索一系列設(shè)計(jì)方案,并找到滿足所有標(biāo)準(zhǔn)的最佳爐灶設(shè)計(jì)。
惠爾普巴西分公司利用ANSYS SpaceClaim Direct Modeler解決了這一挑戰(zhàn),該軟件能方便地清理幾何結(jié)構(gòu)并生成CFD仿真所需的封閉體積。利用SpaceClaim,惠爾普巴西分公司的工程師能直接編輯任何幾何結(jié)構(gòu)特性,無需擔(dān)心參數(shù)限制,也將概念設(shè)計(jì)分析的準(zhǔn)備時(shí)間縮短高達(dá)90%。仿真技術(shù)能大幅加速定義和評(píng)估新的設(shè)計(jì)迭代,因此開發(fā)新爐灶面模型的整體時(shí)間縮減了30%到40%。
工程師將一次吸氣處理從36%提升到52%。這能生成穩(wěn)定的火焰,支持幾乎徹底的燃燒,確保了高效性,并盡可能減少一氧化碳的生成。
2設(shè)計(jì)優(yōu)化過程
惠爾普巴西分公司的工程師一直用參數(shù)化CAD系統(tǒng)創(chuàng)建爐灶設(shè)計(jì)。CAD系統(tǒng)可生成高度詳細(xì)的模型,這對(duì)于滿足嚴(yán)格的生產(chǎn)要求至關(guān)重要——生產(chǎn)也是設(shè)計(jì)周期中的最后一步。不過,在設(shè)計(jì)早期階段,工程師需要工具來方便地進(jìn)行多個(gè)設(shè)計(jì)迭代。他們可通過仿真虛擬測(cè)試這些設(shè)計(jì)。單個(gè)CAD模型要花一個(gè)星期來準(zhǔn)備,完整的全新爐灶設(shè)計(jì)至少需要100天的時(shí)間。
ANSYS SpaceClaim DirectModeler在ANSYS Workbench中集成能讓工程師更快地修改和研究設(shè)計(jì)變更,所需時(shí)間比過去大大縮短?；轄柶瞻臀鞣止镜墓こ處熃诶眠@些工具為消費(fèi)者市場(chǎng)設(shè)計(jì)一款全新的爐灶面。工程師首先用公司的參數(shù)化CAD系統(tǒng)創(chuàng)建基線設(shè)計(jì),隨后將STEP文件導(dǎo)出到ANSYSWorkbench設(shè)計(jì)環(huán)境,從而突破參數(shù)限制。
SpaceClaim Direct Modeler的優(yōu)勢(shì)在于:它對(duì)導(dǎo)入模型采用模式識(shí)別來確定用戶進(jìn)行編輯時(shí)的目的,這樣模型就能像完全參數(shù)化一樣進(jìn)行操控。舉例來說,即便沒有將口袋定義為一種特性,用戶也能選擇它,而軟件則能實(shí)時(shí)識(shí)別這種特性,并讓用戶修改尺寸或移動(dòng)位置,同時(shí)不會(huì)分解成為線和弧形等單個(gè)實(shí)體。
3燃?xì)庠顚?shí)例
就燃?xì)庠疃?惠爾普巴西分公司的工程師首先用SpaceClaim工具自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)了模型表面之間的空隙和重疊部分。該工具可充分應(yīng)對(duì)原始模型的大部分問題。工程師用其它SpaceClaim工具校正附加區(qū)域,包括清理小特性和填充孔洞。只需選擇表面和邊緣并拖放或移動(dòng)到適當(dāng)位置就能進(jìn)行進(jìn)一步的編輯。只需4個(gè)小時(shí),模型就能準(zhǔn)備好進(jìn)行網(wǎng)格剖分和仿真。
新型燃?xì)庠钤O(shè)計(jì)的ANSYS CFD仿真(如下圖)。執(zhí)行仿真以研究進(jìn)出燃?xì)鉅t不同位置的空氣/燃料比。該圖顯示了燃?xì)庠顧M截面的燃?xì)饷芏取?
網(wǎng)格具有250萬個(gè)節(jié)點(diǎn)和1020萬個(gè)四面體、六面體、楔形和金字塔單元?；轄柶瞻臀鞣止镜墓こ處熇肊DC燃燒模型和SST湍流模型運(yùn)行ANSYS Fluent CFD燃燒仿真。在20個(gè)內(nèi)核的高性能計(jì)算(HPC)平臺(tái)上運(yùn)行仿真的時(shí)間為36個(gè)小時(shí)。結(jié)果顯示了燃料和一次氣體的質(zhì)量流、一氧化碳密度和爐灶面的表面溫度。惠爾普巴西分公司的工程師還編寫了計(jì)算燃燒爐效率的腳本。仿真顯示了初始設(shè)計(jì)中許多需要改善的關(guān)鍵區(qū)域。
工程師利用SpaceClaim生成了總共16次迭代,來研究端口和噴頭幾何結(jié)構(gòu)的變化。他們重點(diǎn)觀注主燃空氣卷吸量,這是反映空氣參與燃燒效率的指標(biāo),表示為恰當(dāng)化學(xué)計(jì)量空氣量的百分比。在設(shè)計(jì)迭代過程中,工程師將主燃空氣卷吸量從36%提升到52%。這能生成穩(wěn)定的火焰,支持幾乎徹底的燃燒,確保了高效性,并盡可能減少一氧化碳的生成。
完整設(shè)計(jì)過程需要大約65天,比此前方法使用的時(shí)間縮短35%。 該應(yīng)用說明通過讓仿真工程師利用仿真技術(shù)快速便捷地準(zhǔn)備幾何結(jié)構(gòu)能顯著節(jié)約時(shí)間和成本,同時(shí)也證明了能利用仿真技術(shù)確定高效設(shè)計(jì)。
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