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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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新冠病毒扩散仿真STEPS
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新冠病毒扩散仿真STEPS

介绍

作者:赵亚  安世亚太行业应用专家

本文共计1689字,阅读时间预计5分钟


编者按

作者将CFD/DPM 与STEPS技术相结合,构建案例的假设场景,实现对新冠病毒气溶胶传播路径的仿真模拟测试,借此抛砖引玉,启发更广泛的思考与交流


截止至北京时间8月5日上午10时,全球累计新冠肺炎确诊病例已超1869万,死亡病例逾70万。

医学研究发现,非典型性肺炎(SARS)、H5N1禽流感、H1N1猪流感以及COVID-19新冠肺炎四种不同的病毒,却有着共同的传播载体——气溶胶

什么是气溶胶

气溶胶是指悬浮在空气中的固、液微粒或固液混合微粒,是一种稳定的扩散体系。

气溶胶尺寸

气溶胶尺寸一般在0.0001-100微米。

PM10和PM2.5尺寸分别是10微米和2.5微米。PM10颗粒人体可吸入,PM2.5颗粒能进入人体肺泡、参与血液循环。

■ 人体咳嗽和喷嚏产生的污染物属于生物源性气溶胶,直径一般为0.1-30微米。

生物源性气溶胶

生物源性气溶胶可造成人体免疫功能下降、过敏性哮喘、肺部病变、引发呼吸道传染病等。某些疾病,如流行性感冒、非典型性肺炎、禽流感以及新冠肺炎,以现有的医疗科技水平暂且无法根治

这些传染能力极强的病毒危害人类的生命安全,阻断社会经济的正常运转。


在上海,轨道交通是公共交通主要的出行方式之一。作为超大城市最普遍的交通工具之一,轨道交通具有人流密度大、运行时间长、里程远的特点。疫情的爆发引发人们的思考,在相对封闭的地铁空间内,如何避免人与人之间的互相传播与扩散?

主要污染物来源

轨道交通空间内部的污染物主要来自于乘客的呼吸、交谈、咳嗽以及喷嚏。

喷嚏的传播

人在打喷嚏时会释放更多的微生物体,喷嚏产生的飞沫在相当短的时间里,会迅速蒸发外层水分而成为飞沫核 。细菌和病毒能够以悬浮飞沫核为载体形成生物源性气溶胶,在人与人之间完成传播。

打喷嚏的喷发速度可以达到50m/s,传播距离远,扩散范围广。

新冠病毒扩散仿真STEPS


通过计算流体力学(CFD)软件Fluent人群运动软件STEPS(Simulation of Transient Evacuation and Pedestrian Movements)联合仿真模拟,可以对轨道交通内COVID-19病毒携带者打喷嚏时产生的一系列连锁反应进行针对性的研究,如气溶胶的运动、扩散、浓度分布以及感染人群等等。

解决方案

气溶胶属于多相流流体力学范畴,在空气中的运动与扩散属于离散流体流动,受空气湍流、环境热辐射以及颗粒间作用力影响。

本式例采用离散颗粒群轨迹模型DPM模拟喷嚏气溶胶与空气的相间耦合流动,采用k-ω SST模型模拟空气的湍流运动,以Coupled方法进行压力-速度耦合计算,最后与STEPS联合仿真,构建轨道交通内生物源性气溶胶扩散及感染人群的数值模拟解决方案。

具体操作

假设喷嚏气溶胶为球形颗粒,直径1.5-8.5微米,密度1100kg/m3,温度310K,质量流率1 x e-10 kg/s,空气密度为1.2kg/m3,主要受到重力、拖曳力和布朗力的作用。


新冠病毒扩散仿真STEPS

仿真结果

喷嚏气溶胶自喷射后,向各个方向扩散,其传播距离、扩散范围与喷射速度成正比关系,速度越大,传播距离越远,扩散范围越大。

■ 从颗粒物质量浓度图可以看出气溶胶颗粒污染物从人的口腔飞出后,在人的口腔附近有较小的密集分布,在人体前1.0m处基本向前下方运动,而气溶胶颗粒随气流运动

仿真意义

CFD/DPM与STEPS的联合仿真能够直观的显示病毒气溶胶在人群中的扩散路径。

瞬时浓度、累计浓度可以作为公共卫生安全风险示警的指标参数,用以帮助评估、优化轨道交通空间内部的通风设计对喷嚏气溶胶扩散的控制效果,当遭遇COVID-19病毒携带者传染的紧急情况时,能够提供疑似病源的临时安置建议。

新冠病毒扩散仿真STEPS


同时,还可以将CFD、STEPS的联合仿真模拟与建筑信息化BIM模型相结合,进行城市公共卫生安全以及人群疏散的设计与优化

ANSYS CFD Fluent

可以精确模拟空气流动,有毒气体、生化病毒以及气溶胶污染物的扩散分布,计算建筑内外的空气龄、空气洁净度以及HVAC能耗等。

STEPS

结合人群的心理学和行为学特征,考虑了人的主观(耐性、家庭观念、群体组成、避让病患等)和客观(身高腿长、年龄、性别、健康等)特性,可自定义人群运动特征和移动规律。

建筑信息模型(BIM)

通过数字信息仿真建筑实体模型的工具和手段,打通了建筑全生命周期的各个阶段,可以在设计阶段就考虑公共卫生安全这个重要因素,对公共卫生安全的合理设计能有效降低病毒传染扩散。

三种工具结合使用,将极大地保证公共卫生安全设计的便利和可靠。

新冠病毒扩散仿真STEPS

新冠病毒正在改变我们的世界,反之,我们看待世界的方式也在发生改变,更多新的科学技术应用也在不断涌现。以此为契机,特别构建此案例的假设场景,希望能对大家起到参考的意义。如果有具体的、多样的实际应用场景,欢迎与我们交流讨论。最后,向国内外全体抗疫工作者们致敬!


小编提醒


为了自身的健康安全和社会经济的正常稳定,搭乘公共轨道交通时务必带好口罩!


*本文版权归上海安世亚太所有,

如需转载,请与我们联系。


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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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