2012 ANSYS E-NEWS 8月號

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發佈日期 2012-08-31


2012 ANSYS E-NEWS 8月號

 

 

 

 

油井鑽頭頻譜分析

貝克休斯公司(Baker Hughes)是全世界最大的油田服務公司,管理超過3000鑽井和生產鑽機,提供諮詢,專業技術,設備和規劃。貝克休斯在油田生產服務領域十分廣泛,公司宗旨在於提高石油工業作業效率,提供鑽井、完井和油氣井生產的各類產品和服務。 鑽井工具暴露在高溫和高度震動的環境,必須了解此環境是否改變工具的性能以及損壞嵌入式的電路板。其中的一個分析案例是使用Ansys Structural :Harmonic分析,幫助貝克休斯公司,發展出更具競爭力的設計流程。減輕風險,節省數百萬美元,並且減少開發時間。

詳情請至: http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I1-Model+Make.pdf

▲ Just one way ANSYS structural technology is used at Baker Hughes is to simulate tools and components in a down-hole environment to improve survivability of the printed circuit board assemblies. This simulation demonstrates high-frequency dynamic deformation (top) and the integrated FEA mesh (bottom) of a down-hole tool.

 

Ramboll公司以ANSYS CFD打造世界第一棟與風力發電機整合設計的建築物

聳立在倫敦的Strata SE1, 其獨特結構上的風力發電機,仰賴ANSYS流體動力學產品得以實現。有三座架設在塔頂的五葉式水平軸風力發電機(每座額訂功率為19kW),一年可產生50 MWh的電力,為大樓節省了8%的能源。Ramboll公司複製了巴林世貿中心大樓的經驗,為Strata SE1設計了風力發電機組,基於建築設計的基礎條件,Ramboll工程師使用ANSYS CFD模擬不同風速下風力發電機的運作。他們斷定,葉片入口的大迴流區將限制產生的能量,因此將葉片改良設計安置在建築的最外緣,以得到最好的能源輸出。 ANSYS CFXANSYS ICEM CFD網格是Ramboll公司導入的工程設計分析標準工具,因為我們必須考慮目標建築物及其周圍環境與建物的影響。同時在風機葉片周遭的網格又必須局部加密才能觀察細緻的流場現象,準確預測流體動力性能。技術團隊建立方塊代表其他建築物,如此便能將風機周圍的氣流視為系統的一部份。即使計算區域綿延數公里,ANSYS軟體仍能有效處理尺度上的大差距。 詳情請至 http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I1-High-Rise-Wind-Turbines.pdf

▲The team created blocks to represent other buildings so that airflow for the turbines could be determined as part of a system. ANSYS software’s ability to efficiently handle large differences in scale was important, as the computational domain extended for several kilometers.

 

ESSS公司以ANSYS EKM工程知識管理進行產品開發

ESSS公司在EKM資料庫建立ANSYS Icepak熱流模擬的巨集,讓公司/供應鏈其他人易於存取。如此一來,毋須透過熱流工程師,PCB設計者能夠獨自評估溫度場,便能巨幅加速開發程序。如果熱流工程師想增加散熱器,模型能上傳並在EKM分享。檔案的版本就會更新,PCB設計者和結構工程師將接收到自動提醒,通知他們電磁干擾和振動測試必須考慮包含散熱器的模型,完整的檔案版本歷程全都儲存在EKM供調閱。

▲Cosimulation using ANSYS SIwave and ANSYS Icepak can occur in an EKM workflow.

ANSYS EKM提供使用端諸多好處,例如在本地桌面或筆電僅儲存後設資料,而且能夠比較許多模擬的資訊。透過自動標記、儲存、快速搜尋(粹取後設資料)、取回和重複使用檔案,改進資料管理;顯示預覽模擬和幾何檔案的資訊和編輯過的所有版本;自動化報告生成或設計預覽及儲存。並且能為企業帶來巨大加值:透過客製化網路佈署,在特定叢集建立模擬;確信正確檔案與正確使用者;確保所有需求都被滿足;透過建立工作流程(V-程序)和協同環境;透過ANSYS EKM, 多重物理場和系統模擬能對產品最佳化,而非單一物理場或元件。 詳情請至 http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I1-Cleaning-Up-with-Systems-EKM.pdf

 

更好的軍事設備

軍事的應用方面,建立完整大型維的修培訓是一個低利潤的業務。在符合嚴格規範要求的同時,又要注意成本支出。奎托斯國防與安全必需設計安全係數為2的砲塔和車輛組件,在這個行業的其他公司建立一個物理樣機,他們往往要 測試樣機後的變化,設計和開發過程增加了產品的成本和時間。 相反的,奎托斯利用ANSYS軟體的Workbench結構分析,模擬最初的概念設計和教練開發的虛擬樣機。工程師最初發現幾個結構設計的問題,事先切割金屬,盡量減少物理樣機。結果,滿足所有客戶的安全和功能設計要求,和傳統的工程設計方法相比,節省十萬美元和開發時間。 詳情請至 http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I1-High-Rise-Wind-Turbines.pdf

 

海底管路系統分析

T-Rex工程建設公司,使用Ansys MAPDL結合WORKNENCH分析海底管路系統,在外海安裝輸油()管時,管線在海面與船連結之間需要一緩衝的裝置(即Inline Sled), 此裝置受到張力及彎矩的負載,故結構得承受這些負載並不會導致破壞,故需進行結構分析。

▲Boundary conditions

其作法為利用2-D結構計算負載再代入3-D實體模型進行分析。可由分析結果將結構應力較大的地方經更改設計得到改善 。且強調ANSYSCAD軟體之無縫連接、網格工具與自動搜尋接觸對的優點。詳情請至 http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I1-Making-the-Connection.pdf

 

Churning-Wind-Into-Power

風力發電系統是由多組元件所組成,其中葉片、發電機及電力轉換器三大主要元件,流體動能由葉片轉換成機械能再經由發電機轉換成電能經過電力轉換後連接至電力節點。工程師於整體系統設計及優化時面臨嚴苛的挑戰:要如何連結不同元件之特性整合出高效能系統。 ANSYS 提供可針對風力發電系統之各設計區塊之場域模擬能力,同時可跨場域整合模擬。可應用之風力發電系統元件及其模擬軟體:
發電機:SimplorerRMxprtMaxwell
轉換器:Simplorer
變壓器:SimplorerMaxwell
電纜和匯流排:SimplorerQ3D
控制器:SimplorerQ3DRMxprtMaxwellQ3DANSYS Mechanical and fluid dynamics tools 詳情請至 http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I1-Churning-Wind-Into-Power.pdf

▲ Electrical system of wind energy plant

 

雙向流體-結構相互耦合FSI – Fluent

ANSYS 14.0耦合的系統中,ANSYS Workbench提供了一個新的雙向流體 - 結構相互耦合的系統(FSI)。這個新功能不僅提供單向的ANSYS Fluent ANSYS Mechanical之間耦合,更提供了雙向的流固耦合計算。並於Workbench中提供直覺流暢的介面操作流程,使用者可以靈活的操作設置所需的參數。利用此FSI系統即可快速的解決許多具有挑戰性的耦合應用,如機翼震動,結構受流體推動所造成的振動,閥膜分析,血管分析和油箱晃動等。

▲ The system coupling user interface standardizes and simplifies the setup, execution and monitoring of a fluid–structure interaction solution within ANSYS Workbench.

詳情請至 http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I1-High-Fidelity-FSI.pdf

 

Fluent 14.0新求解器Adjoint solver

Fluent 14.0 提供一項新的技術Adjoint solver,可以大幅簡化產品設計的優化過程。在過去的設計過程中需要透過大量的參數分析不斷重複地進行外型修整與模擬,得到相對應的數值結果後整理歸納出最佳的優化設計。但若透過Fluent介面中的Adjoint solver即可透過幾個結果變量的設定,對整體幾何外型進行敏感度計算,即可依據其敏感度結果於Fluent中改變其外型設計並再次進行修改後的模擬分析,快速地找出最佳的設計方向。此功能將可大幅減少找尋最佳產品優化設計方向的時間,提供使用者一個更方便的數值模擬設計平台。

▲ Adjoint observable panel

詳情請至 http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I1-Turning-Optimization-on-Its-Head.pdf

 

營養藥片的尺寸參數化設計

在營養藥片的設計製作上,藥片強度,機器壽命,和服食易度通常都是有直接的互相關係,且要取得這三者之間的平衡通常也不是容易的課題,透過ANSYS MAPDL的參數化設計,幫助了日本ASAHI SUPER DRY公司,成功的改善了營養藥片的周長,達成兼顧藥片強度,機器壽命,和服食易度的平衡,使得該公司在研發藥片和相關製程機器的設計上節省了一筆可觀的費用。

▲ A 2-D axisymmetric model shows contours of equivalent stress on punch head during contact with tablet. The red area at lower edge corresponds well with experimental results indicating the location where the punch head is most likely to break down.

詳情請至 http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I1-Punching-Out-a%20Better-Tablet.pdf

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