石家庄制作网站推广,咨询工程师,和县建设局网站,东莞桂城网站建设通过 Ansys Discovery 及其 2025 年新功能利用 CFD#xff0c;通过 Computational Insights 应对 HVAC 行业的挑战。 挑战
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压力损失#xff1a;设计不当的管道会增加能耗并降低热性能。复杂的几何形状…通过 Ansys Discovery 及其 2025 年新功能利用 CFD通过 Computational Insights 应对 HVAC 行业的挑战。 挑战
HVAC 行业在设计高效可靠的管道系统方面面临多项挑战
压力损失设计不当的管道会增加能耗并降低热性能。复杂的几何形状弯曲、液络部、扩散器和过滤器会增加气流阻力使准确预测变得困难。传统限制标准设计方法在处理复杂或非标准配置方面往往无法满足要求。 这就是计算流体动力学 CFD 作为改变游戏规则的工具发挥作用的地方。CFD 使工程师能够在构建物理原型之前很久就可视化气流行为、评估压力损失并优化设计。通过将实验数据与 CFD 仿真相结合HVAC 行业可以更接近实现节能且具有成本效益的解决方案。
可视化CFD 允许工程师分析气流、压力损失和湍流。优化无需昂贵的原型即可优化设计。验证将实验数据与 CFD 进行比较可以获得更准确、更节能的解决方案。 工程解决方案
HVAC 行业采用各种技术进行设计。虽然手册中提供了实验数据但进行实际测试通常既耗时又昂贵。基于简化流体力学方程的分析方法速度更快但对于复杂的几何结构来说往往不准确。CFD 方法有助于克服设计挑战同时推动 HVAC 行业的效率和创新。
方法
Ansys Discovery 提供先进的工具和功能来简化 CFD 仿真从而提高效率和准确性。它有三种模式来完成设计1 MODEL 是用于创建、修改或修复可以以不同格式导入的几何图形的 CAD 工具2 EXPLORE 是实时物理 GPU 求解器允许快速获得实时物理仿真结果以及 3 REFINE 使用在 CPU 上运行的 Fluent 求解器以获得更高的保真度。下图显示了 Ansys 专家开发的示例。 一个突出的功能是其多面体网格划分支持它将速度与精度相结合同时减少了 GPU 内存的使用。此功能擅长捕获复杂的几何形状例如薄结构和狭窄的流道使其成为流体热传递、电子冷却和详细的流体控制设备分析等应用的理想选择。仿真驱动型设计的主要功能包括
启用用于创建和修改几何体的直接建模。提供与仿真和结果的实时交互。允许为 CFD 分析高效准备几何体。
结果
像 Moffitt 这样的不同公司已经使用 Ansys Discovery 进行仿真。在本博客中我们考虑下图所示的示例该示例是在 Ansys Discovery 中创建的。这座小建筑有三个内部空间并根据给定的要求设计了 HVAC 系统。这代表了整个 HVAC 系统的初始设计。CFD 分析可用于评估内部空间内的空气分布并评估管道设计。在此示例中重点是后者分析整个域的速度场和压力场。选择两个管道系统进气和排气。 Ansys Discovery 提供了各种用于修复和准备几何结构的工具。要定义风管系统中的流体域请使用位于 1 准备选项卡下的“体积提取”工具。此工具使用户能够 2 选择包围区域的所有面然后 3 选择体积内的面。结果是 4 一个新的体积可用于应用边界条件的仿真。用户可以保留墙的几何形状但将其排除在模拟之外。 对于进气系统使用已知质量流率定义单个入口边界条件。或者它可以设置为具有均匀剖面垂直于边界的入口速度由组件定义或设置为涡流。所有端部均设置为表压为 0 Pa 的出口。默认情况下所有内表面都被视为具有无滑移条件的光滑曲面。工作流体是空气在 20°C 时具有特性引用自 Frank White 的《流体力学》第 7 版的表 2。 最近Ansys Discovery 推出了一项新功能允许用户在 EXPLORE 模式下可视化和控制网格创建。网格是根据像元大小生成的而像元大小由全局和局部保真度值决定而不仅仅是保真度条。用户可以使用剖切面查看整个网格以及横截面积。此平面将显示在树中并且可以使用 Move Tool 重新定位。此外自 2024R2 以来摩擦阻力计算得到了改进精度更高结果更可靠。该图说明了不同区域的不同网格分布。 处理时间从几秒到几分钟不等具体取决于为计算过程选择的保真度级别请参阅下表和可用的硬件。作为参考此演示是使用 NVIDIA T1000 8GB GPU 卡开发的。计算包括监测器的质量流量加权平均值和 k-w SST 湍流模型。速度和静态压力的结果可通过 Direction Field 工具获得。设计人员可以轻松评估设计的关键区域。该模型在所有表面上的局部保真度为 5 mm可提供 9.07 Pa 的压降使用更好的 GPU 卡求解。这表明使用网格控制全局/局部细化的进步。 排气管道系统
排气管道系统的模拟遵循相同的过程。但是在这种情况下管道末端定义为表压为 0 Pa 的入口部分而单个出口设置为指定的质量流量。结果揭示了系统多个区域的再循环使设计人员能够评估作条件并优化几何形状以实现合适的压降和均匀的气流分布。值得注意的是可以在不同温度下使用不同的流体和特性以及不同的入口或出口速度或质量流速进行分析。 老用户都知道Ansys Discovery可以使用粒子实现流动可视化从而更清晰地了解域内的3D流动模式。此功能可通过结果功能区中的 Particles 工具获得。但是最新版本引入了使用多个发射器的功能允许用户跟踪来自特定区域的流动轨迹例如本例中的每个入口。该工具还包括用于调整粒子大小、速度和可变范围的选项。 Ansys 解决方案的优势
Ansys Discovery 是一款功能强大的交互式仿真工具它彻底改变了工程师进行 3D 建模、设计和分析的方式。通过将直接建模技术与实时仿真功能相结合它简化了从几何体创建到深入物理探索的整个工作流程。借助Ansys Discovery用户可以无缝定义和修改仿真、优化拓扑并轻松评估多种设计变体。该平台支持结构、流体流动、热和电磁仿真为更快的数据驱动型决策提供即时见解。
Ansys Discovery专为效率和创新而设计分为三个阶段1 MODEL用于直观的3D几何创建;2 EXPLORE用于实时分析和快速设计迭代;3 REFINE用于由 Ansys Fluent 和 Ansys Mechanical 求解器提供支持的高保真仿真。无论是完善概念还是解决复杂的工程挑战Ansys Discovery 都使工程师能够突破设计和性能的界限。一些相关研究如下
参数研究
参数扫描是一种同时评估多个设计选项的强大方法可以深入了解不同配置之间的权衡。通过分析几何结构或物理输入参数的变化如何影响结果工程师可以优化他们的设计并确定适合其项目的最佳解决方案。借助 Ansys Discovery此过程可实现自动化使用户能够高效地修改几何或仿真参数。
优化
无论您是使用云连接的突发计算加速设计探索还是使用 optiSLang 无缝优化设计这些最新的增强功能都能使工程工作流程比以往任何时候都更快、更直观。有关 这些主题的更多信息请访问专用网站。 Ansys Discovery 现在具有突发到云功能。 这支持数百个同步 GPU 仿真以实现快速设计探索。这项新服务将参数研究速度提高了 100 倍或更多使用户能够在短短 10 分钟内运行 1000 次仿真而不会占用本地资源。
新的 optiSLang 插件。 它将 Discovery 项目与 optiSLang 无缝连接实现设计优化流程的自动化并增强数据分析。它在 Discovery 中添加了一个自定义功能区其中包含用于创建 optiSLang 项目和导出结果以进行后处理的工具。Discovery Add-In optiSLang 指南中提供了安装说明。
