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2021 - 01 - 20
作者:李桂花 上海安世亚太结构应用工程师本文共计1199字,阅读时间预计4分钟编者按ICT技术已经是现代电子企业常用的测试技术,本文中作者使用ANSYS Sherlock软件进行ICT测试,评估由于过应力导致的风险组件,并根据结果提出改进措施。随着微电子技术和电子组装技术的发展,PCBA(Printed Circuit Board Assembly,印刷电路板组件)布局和组装呈现出复杂化...
2021 - 01 - 13
作者:高征宇 上海安世亚太流体应用工程师本文共计1435字,阅读时间预计5分钟编者按作者由浅入深,通过《数码宝贝》引申出数字孪生的发展历程与生活中的实际运用,分析了数字孪生运用中的重点及难点,最后通过案例展示了数字孪生的使用方式。或许大家有发现数字孪生的概念正慢慢地变得火热起来。不仅变成了众多行业、企业,各种大中小型研讨会追捧的话题,也成为了大家茶余饭后的谈资。数字孪生可以说1970年Apollo...
2021 - 01 - 07
作者:李超峰 上海安世亚太流体应用工程师文章发布:上海安世亚太官方订阅号(搜索:PeraShanghai)联系我们:021-58403100本文共计1371字,阅读时间预计4分钟编者按作者通过一个优化模具通道的案例进行分析和讲解,拆分了该案例的优化步骤,让我们清楚地了解到ANSYS POLYFLOW在挤出工艺中的重要作用。背景挤出成型是聚合物、玻璃及食品加工连续性生产工艺的重要方法。由于聚合物在拉...
2020 - 12 - 16
作者:刘琼  上海安世亚太光学应用工程师文章首发:上海安世亚太官方订阅号(搜索:PeraShanghai)联系我们:021-58403100本文共计1609字,阅读时间预计5分钟编者按《赛博朋克 2077》作为最近大热的一款游戏,因其高还原度场景、酷炫的光影效果和未来感而令无数玩家心驰神往。那么这款游戏到底为什么比其他3D游戏画面更逼真呢?作者在文中对其进行了分析,让你更懂《赛博朋克 2...
2020 - 12 - 09
编译:吴华春 上海安世亚太结构应用工程师本文共计1816字,阅读时间预计6分钟编者按本篇内容原文来自LSTC公司,作者阐述了如何使用LS-PREPOST在LS-DYNA关键字模型中查找并移除交叉边缘和初始穿透。什么是穿透?交叉边缘/ Crossed edges单元的边缘穿过另一个shell单元中间表面,或表面穿过solid单元,在LS-DYNA中不是经典意义上的穿透。但是,在LS-DYN...
2020 - 11 - 25
作者:王晨希  上海安世亚太高频电磁高级技术专家本文共计2216字,阅读时间预计7分钟编者按作者分析了美国空军一号抵御核爆的秘密,包括如何抵御冲击波、核辐射以及电磁脉冲。在抵御电磁脉冲上,美国空军一号用了三层保护机制,可见对飞机这种精密电子飞行器杀伤力更大的当属电磁脉冲。大名鼎鼎的美国空军一号,美国总统的专属座机,被誉为世界上最安全的飞机。这架不同于任何传统客机的总统专机,拥有世界上最顶...

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基于Optislang软件的旋转机械设计和优化分析
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基于Optislang软件的旋转机械设计和优化分析

介绍

旋转机械作为一种通用机械广泛应用于众多领域,越来越多的风机/泵企开始把节能提效指标放在研发的首位,不仅仅是为了响应国家节能减排,也是为了提升自身产品在国内外优质产品间的竞争实力,旋转机械在自身的节能方式上有以下几点:高效的水力/气动模型、减小流道内的摩擦、减小机械损失、合理的选型、配用高效电机、能效检测、变频运行等等。那么合理的设计和优化是节能的前提和基石。


在ANSYS软件中,有一套完整的用于旋转机械的TurboSystem设计工具。

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通过vista系列模块工具给定外特性参数生成1D子午流道,然后传递到bladegen中进行子午流道和叶型参数调整,将3D模型传递到高度自动化的六面体网格生成工具TurboGrid种生成高质量的边界层网格和流道网格,最后通过CFX进行求解计算以及在CFDpost中进行后处理这样一个完整的turbo正向设计流程。   

基于Optislang软件的旋转机械设计和优化分析

在叶轮设计分析过程中普遍会遇到压升不够,效率不高,性能指标没有达到既定要求等等问题,那么必然需要在原始设计中进行调整然后再进行计算分析,传统的交互式优化,对工程师经验有很高要求,而且在遇到如低比转速等情况时,往往工作量大,消耗的时间多,不利于那些开发周期相对比较短又紧急的项目。


OptiSLang是ANSYS的一款用于进行多学科优化、随机分析、稳健与可靠性优化设计的专业分析软件,在参数敏感度分析、稳健性评估、可靠性分析、多学科优化、稳健与可靠性优化设计方面具有强大的分析能力,集成了二十多种先进的算法,为工程问题的多学科确定性优化、随机分析、多学科稳健与可靠性优化设计提供了坚实的理论基础。

基于Optislang软件的旋转机械设计和优化分析

同时,针对上述各种分析集成了强大的后处理模块,提供了稳健性评估与可靠性分析前沿研究领域中的各种先进评价方法与指标,以丰富的图例、表格展示各种分析结果。optiSLang可与多种CAE软件或者求解器集成,可基于其求解器进行各种工程仿真分析或者数据处理,因此使得optiSLang成为各工程领域中进行参数敏感性、多学科优化、稳健可靠性分析优化的专业工具。


其中COD、COI、COP、CC等指标精确而客观地衡量随机变量对响应的影响程度。为了克服多学科非线性优化中遇到的大量设计参数的困难,optiSLang提供了高效的敏感性分析、参数识别算法,可以基于预测系数(COP)和最优预测元模型(MOP)自动识别重要性参数并对预测质量进行量化,获取最优预测模型作为替代求解器,该预测质量是有效优化的关键因素,因此可以最大限度减少求解时间。


下面根据一款离心泵的优化实例来了解一下optislang这款软件的功能。


1、优化对象为一离心泵,外特性参数:扬程:70m,流量:80L/S。应用场合为热力循环系统或城市供水系统,因此需要高效率来达到节能减排的目的。我们将通过optislang来优化提升该性能点的效率。

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2、首先我们需要对叶轮进行参数化建模,利用BladeEditor中叶轮逆向功能得到叶轮的几何参数,以叶片的进出口角、叶轮厚度以及叶片数、轴面流道形状包括shroud型线、hub型线、叶轮进出口直径、叶片进出口宽度b1、b2等作为优化对象,共计19个优化参数。

基于Optislang软件的旋转机械设计和优化分析

在建立好参数模型之后,导入turbogrid划分高质量六面体网格来进行网格无关性检查,由于参数化优化需要计算大量DOE模型以保证结果的准确性,因此在计算之前,为保证计算精度足够的情况下尽量减少网格数量,因此我们先进行了网格无关性验证,选取合适的网格尺寸作为标准进行后续的参数化优化计算。

基于Optislang软件的旋转机械设计和优化分析

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从网格无关性计算结果中可以看出在考虑计算效率以及计算准确度的情况下, Medium Mesh这套网格符合要求,因此选取这套网格设置,通过workbench平台,进行单流道稳态计算,然后利用Optislang软件对模型进行优化,完整的工作流如下图所示。

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 3、Optislang优化分析过程:


  首先我们对19个参数的组合进行随机取样,从统计学的角度来说,样本点越多,分析的准确性越高,分别选取50、100、150个样本点进行参数敏感性分析。在Optislang软件中,主要基于COP预算系数来确定模型的可靠性,COP预测系数越接近100%表明映射关系就越好。


从计算结果来看,只有当样本的数量大于150个之后,COP才大于90%,表明其优化参数和目标函数映射较好。预期当前样本点的结果,我们选取了6个重要参数对计算结果有直接影响。分别是叶轮出口半径、叶轮出口宽度、shroud型线、叶片前缘位置以及进出口角。这些重要参数的选择也符合我们对于叶轮优化的理解。

基于Optislang软件的旋转机械设计和优化分析

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在获得了足够样本点的情况下,直接利用Optislang的NLPQL算法进行进一步的叶轮优化。在Optislang中,其NLPQL算法并不直接进行CFD的求解,而是采用遗传算法,直接从数值结果上进行进一步的差值优化。


为了检验NLPQL算法的可靠性,我们将NLPQL算法的结果与CFD的结果进行了对比,从下图的结果中可以看到,二者结果比较扬尘的误差率很小(最大1.8%),效率无误差。表明optislang的MOP模型是合理的。

基于Optislang软件的旋转机械设计和优化分析

在最优设计结果上运用ARSM响应面模型进化算法拓宽参数范围进行第二次优化,迭代80步得到最终优化结果。

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原始叶型与NLPQL算法和ARSM进化算法下的叶型进行比较,ARSM的叶型较原始设计优化了进出口角度,叶片进口位置等,优化后的模型气动性能得到很大的提高,效率由原始设计的96.7%提升至98%

基于Optislang软件的旋转机械设计和优化分析

以上是optislang与ANSYS耦合对离心泵叶轮进行优化的流程。


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2021 - 01 - 20
作者:李桂花 上海安世亚太结构应用工程师本文共计1199字,阅读时间预计4分钟编者按ICT技术已经是现代电子企业常用的测试技术,本文中作者使用ANSYS Sherlock软件进行ICT测试,评估由于过应力导致的风险组件,并根据结果提出改进措施。随着微电子技术和电子组装技术的发展,PCBA(Printed Circuit Board Assembly,印刷电路板组件)布局和组装呈现出复杂化的趋势。PCB中的器件尺寸微型化、引脚间距紧凑化都使得 PCBA在极大程度上增大了产品失效的可能性。ICT技术ICT( In-Circuit Test),即在线测试技术,作为电子产品印制板组装加工中的重要测试手段,已为大多数现代化电子企业所采用。它使用一系列测试探针和测试夹具,在一个电路板的一面或两面来测试制造过程中的电气连接。每个测试探针施加一个力在一个特定的电路板位置,称为测试点,由设计确定。在测试过程中,所有这些测试点力的联合作用使电路板产生弯曲,如果应力值足够高,焊点可能会失效,PCB板上的元件也将产生超过允许范围的应力。图1  ICT测试仪图2 电路板常见的失效模式:陶瓷电容器的弯曲开裂、垫坑为了提前避免失误和发现问题,在生产过程中需要对ICT步骤进行应力应变测量并监控,以确定产品应力应变处于允许范围内。如果测量值超过了电路板允许的应力应变水平的最大值,将对电路板进行重新布局设计或者调整夹具设计,或者按要求改变流程,使得应力应变数值回到允许范围之内。ANSYS SherlockANSYS Sherlock软件是目前唯一一款基于可靠性物理的电子设计软件,能够在早期设计阶段为电子硬件的元器件、板件和系统级提供快速准确的寿命预测,其提供的ICT分析模块基于有限元算法可以快速对测试点和夹具施加的机械应力进行建模,并根据预测的电路板部件的应力对其进行打分,列出测...
2021 - 01 - 13
作者:高征宇 上海安世亚太流体应用工程师本文共计1435字,阅读时间预计5分钟编者按作者由浅入深,通过《数码宝贝》引申出数字孪生的发展历程与生活中的实际运用,分析了数字孪生运用中的重点及难点,最后通过案例展示了数字孪生的使用方式。或许大家有发现数字孪生的概念正慢慢地变得火热起来。不仅变成了众多行业、企业,各种大中小型研讨会追捧的话题,也成为了大家茶余饭后的谈资。数字孪生可以说1970年Apollo 13事故中拯救了三位宇航员的模拟器是第一个数字孪生的应用。而概念上的起源是2002年Michael Grieves在密西根大学做演讲时在PLM概念模型中首次提出的现实与虚拟空间的概念,之后在其著作中被称之为镜像空间模型(Mirror Space Model),演化至今成为了数字孪生(Digital Twin)。数字孪生是一种超越现实的概念,如今可以被视为一个或多个重要且彼此依赖的装备系统间的数字映射系统。数字孪生是某个特定实体产品/系统的数字表示,能够更深入地洞察该产品的状态、性能和行为;能够实现系统设计、优化、预见性维护、优化工业产品管理。这种方式充分利用了物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成为一个多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。举个简单点的例子:不知道大家还是否记得《数码宝贝(Digital Monster)》 ,数码暴龙机与数码暴龙的结合就是比较典型的数字孪生早教片了。▲暴龙实体▲暴龙数字体这个听起来可能是养成 + 战斗类游戏,而反应在工业上严谨度会更高。类似的是:你有关心的重要设备(Monster)、各种不同的工况、不同的环境以及他们之间的影响(Buff),我们通过监控虚拟设备的运行情况,结合实际工况/数据的实时采集(HP/MP),能及时预测、发现并解决问题,使得系统良好运转(Fi...
2021 - 01 - 07
作者:李超峰 上海安世亚太流体应用工程师文章发布:上海安世亚太官方订阅号(搜索:PeraShanghai)联系我们:021-58403100本文共计1371字,阅读时间预计4分钟编者按作者通过一个优化模具通道的案例进行分析和讲解,拆分了该案例的优化步骤,让我们清楚地了解到ANSYS POLYFLOW在挤出工艺中的重要作用。背景挤出成型是聚合物、玻璃及食品加工连续性生产工艺的重要方法。由于聚合物在拉伸和挤压过程中表现出复杂的粘弹性行为,因此熔体在模具中和自由端的流动行为非常复杂。目前主要采用实验方法和数学解析的方法来进行研究,前者由于需要反复模具试制、多次试模才能得到合格的产品,且一类经验在其他类型产品中复制性差,造成生成时间周期长,难以满足激烈的市场竞争需求;对于数学解析的方法,随着流变学的发展和计算机技术提高,使这种方法越来越成熟,ANSYS POLYFLOW经过多年的发展,目前已包括丰富的求解功能:可以求解的网格类型多包括三角形、四边形、四面体、六面体等,网格变形工具包括网格叠加技术、网格自适应、网格重构,适应求解网格大变形问题;对于前处理软件有很好的接口可以读入ANSYS meshing、ICEM、GAMBIT网格工具生成的网格;丰富的求解模型包括牛顿流体、广义牛顿流体、粘弹性流体等多种流变模型。因此,POLYFLOW特别适合应用于聚合物成型加工、玻璃工业及食品行业中的材料流动模拟。在塑料产品加工行业应用包括挤出成型、吹塑成型、拉丝、涂覆工艺的流动、传热问题。POLYFLOW在挤出成型中的优化应用在挤出成型中,挤出产品的形状是挤出口模设计的一个重要目标,而挤出胀大现象给具有形状和尺寸要求的模具设计带来了一定难度。另外,熔体流出口模截面速度的差异,同样会造成产品内应力增大,造成产品变形严重。对此,我们可以通过优化模具内部通道,改善出口截面流速的差异,...
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