ANSYS工业设备和旋转机械解决方案|多物理场仿真软件有助于实现节能高效的设计！

工业设备和旋转机械

由于高能源成本和不断变动的能源供给，能效是现代工业设备和旋转机械的一项基本要求。根据具体应用，重点是减少燃料消耗或提高机械设备的效率。为达成目标，开发人员需要全面地提升机械性能。

 

提升机械效率一般可以减少碳排放，不过工程师还必须解决氮氧化物、硫氧化物、未燃碳氢化合物和烟灰的排放。随着机器设备运转更加频繁、在设计范围外运行和燃烧多种燃料，因此更加难以满足排放目标。

 

压缩和输气

低功耗与高可靠性两者结合，对企业意味着能够降低运营成本。上述需求不仅存在于汽车、化工工艺、油气和HVAC应用中，同时也适用于压缩机、涡轮机、泵和风扇等不同设备。

 

我们通常需要从更偏远和更深的位置开采出化石燃料，再加上其具有非常多变的流体属性，因此油气涡轮机械必须实现更大的工作范围和更高的可靠性。

 

涡轮增压器有着类似的要求。允许的最小封装尺寸给设计带来了严峻挑战。

 

设计人员研发的设计方案要整合高气体动力/流体动力学效率和出色的耐用性。成功设计需要在每个领域都实现高保真度仿真，而且要方便跨领域的合作。

 

ANSYS CFD和相关涡轮工具帮助您研发高气体动力学效率的流动路径。结合ANSYS结构工具使用，高保真度空气力学分析能提供可靠的带叶片组件，从而针对重量、强度、耐用性和效率进行精心优化。您可用ANSYS转子动力学技术确保机械稳定性，同时考虑到支撑和外壳的灵活性、以及其对转轴装配体的影响。

 

 

水力机械

高效、操作的灵活性和可靠性是各种类型水力机械的关键参数。水轮机必须具有极高效率，能在更高的预期工作范围内工作，并且循环更为频繁。人们对泵、车辆扭矩转换器和包括螺旋桨在内的船用液体推进器系统也有类似的要求。

 

所有机械必须满足寿命和耐用性方面的更高标准。泵和风扇通常是由电机驱动，必须在最大限度减少功耗的同时提供高性能。变矩器必须将效率和丰富的扭矩传递特性相结合。水力机械必须在其大多数条件工作范围的具备抗空化能力，以实现高性能并避免损坏。

 

ANSYS为开发高效高性能流动路径提供了针对旋转机械的工具，在集成环境中最大限度地提高用户的生产力这些流体动力学仿真工具与ANSYS机械解决方案相结合，可实现结构组件的可靠开发。

 

 

热旋转机械

降低燃料消耗已成为大多数飞机引擎、辅助动力设备、气体和蒸汽涡轮机的关键要求。减少排放能满足公众日益增强的环保关切，也能满足日益严格的政府法规要求。

 

从操作上说，我们的目标是降低维护成本、提高操作灵活性。监管部门要求更高的安全性。随着电网利用更多的可再生能源，供电设备必须快速启动/关机，并扩大其工作范围。

 

设计人员必须提高所有关键组件的操作特性，这意味着提高空气动力学效率、增加功率密度、管理更高温度、支持更高载荷和降低重量，同时增加使用寿命。

 

ANSYS多物理场仿真软件有助于实现节能高效的设计。ANSYS CFD和相关涡轮增压工具可实现高空气动力效率的流动路径和燃烧器。与ANSYS结构工具结合使用，高保真度空气力学分析能提供可靠的带叶片组件，从而针对重量、强度、耐用性和效率进行精心优化。多阀芯旋转装配体可利用ANSYS转子动力学进行优化。

 

 

风力、飞机螺旋桨和转子

风力涡轮机、飞机螺旋桨和转子的一个重要空气动力特性是由于低叶片稠度导致缺少导流。因此，我们需要在各种流动情况中满足功率输出和空气动力效率要求。此外，从人员无法进入和人身安全考虑，可靠性和安全性也至关重要。

 

设计人员的挑战在于，其研发的设备需要具有出色的气体动力/流体动力学效率和高度耐用性。成功的设计不仅需要在每个学科领域中进行高保真度仿真，同时还要求多个学科领域之间的紧密合作，从而充分满足组件和装配体目标要求。

 

ANSYS CFD、几何结构和网格剖分等工具完美结合，帮助用户研发具有出色气体动力学效率和鲁棒性的叶片。与ANSYS结构工具结合使用，高保真度空气力学分析能提供可靠的带叶片组件，从而针对重量、强度、耐用性和效率进行精心优化。

 

 

典型应用

 

减少燃料消耗、提高机械效率

为减少燃料消耗或提高效率，开发人员需要考虑可能对机械性能造成影响的所有组件和物理领域：涡轮机、压缩机、燃烧器、进气口、排气口以及空气动力学/流体动力学、热、燃烧、机械和动力学效应等。

 

这些问题涉及各种权衡。例如在不缩小范围的情况下提高载荷，在保持强度和耐用性的前提下降低重量，在不降低可靠性或增加成本和复杂性的情况下提高点火温度。

 

ANSYS集成工具套件覆盖所有相关物理领域，把相关的旋转机械专用前处理和后处理功能全部集成到统一环境中。该软件能够加速开发高效率高性能主流动路径、高效率辅助流动路径、高温低排放燃烧器、稳定可靠的旋转装配体以及专为长使用寿命优化且能适应载荷和热条件变化的组件。 

 

ANSYS工具进行了精心优化，以便在现代计算环境中提供更高性能，并能实现旋转机械设计人员所要求的高保真度仿真。

 

 

高效和高性能的流动路径研发

流动路径通常由静止叶珊、旋转叶栅、互联间距和管道组成，它是任何旋转机械的核心部分。其设计很大程度上决定了机械的效率和功率。它涉及预期工作范围内的1-D、通流和3-D CFD仿真（稳态和非稳态）。流体仿真和结构仿真结合使用，可提供可靠的高效率设计。