行业解决方案 | CAE仿真技术在搅拌器产品设计中的应用简介

2017-10-31  by:CAE仿真在线  来源:互联网


引言

影响搅拌器搅拌效果的因素有很多,在研发过程中常涉及到流场、混合、传热、强度、刚度、噪声、结构优化等多方面的工程问题。随着现代CAE仿真技术的日趋成熟,企业完全可以将这种先进的研发手段与试验和经验相结合,形成互补,从而提升研发设计能力,有效指导新产品的研发设计,节省产品开发成本,缩短开发周期,从而大幅度提高企业的市场竞争力。下文是CAE仿真技术在解决搅拌器产品研发过程中部分常见工程问题的简要介绍:



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搅拌器的设计问题



  • 搅拌器的造型、安装位置对液体流型的影响分析

  • 叶轮的几何形状、结构等对液体流型的影响分析

  • 搅拌罐形状及内部阻挡物等对液体流型的影响分析



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搅拌器能提供什么样的流场是搅拌技术的核心问题之一,因为流场决定了搅拌效果。ANSYS CFD软件可以分析搅拌器及其内部结构等对流场的影响;指导搅拌器设计与优化,提高搅拌效率


搅拌器功率、传质系数问题

  • 搅拌域内流体的混合程度分析

  • 搅拌域的混合速率分析

  • 搅拌域的固液悬浮分析

  • 搅拌域的化学反应过程分析




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ANSYS CFD软件可以分析搅拌域的混合、传热、固液悬浮、化学反应等过程,通过仿真结果的分析,可以预测达到搅拌效果搅拌器需提供的最佳功率,从而实现高效节能。


搅拌器的放大、微型化及结构优化问题

  • 搅拌器放大或缩小后,分析搅拌器内的温度、浓度、传质和剪切率,研究其能否达到搅拌设备被要求的传质、传热和混合

  • 分析叶轮背面的气穴问题、搅拌域的流动死区问题,优化搅拌器设计



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影响搅拌器过程结果的因素有温度、浓度、传质和剪切率,运用ANSYS软件对搅拌域进行CFD分析,不仅有助于了解搅拌器内各物理场特性,更有助于促进新型搅拌器的开发和搅拌系统的优化设计,从而降低研究风险,提高开发效率。


搅拌器的强度、刚度问题

  • 搅拌轴的强度、刚度分析

  • 搅拌器叶片的强度分析

  • 搅拌器的法兰的热应力分析



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搅拌器在结构设计中需要考虑工作状态下的应力和变形。ANSYS软件可以帮助解决在不同的工况条件下,结构零部件的强度、刚度及稳定性校核问题。



搅拌器的振动、密封问题

  • 研究搅拌轴的振动,优化搅拌器传动系统减振

  • 研究机械密封处的偏摆量,延长机械密封寿命



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搅拌器的振动、噪音主要来源于搅拌轴转动引起的剧烈振动、强烈噪音,通过ANSYS 软件可对搅拌器结构进行优化,减弱搅拌器振动,从而减少噪音,延长搅拌轴使用寿命。


求解上述工程问题的CAE软件模块:

几何建模: Ansys SCDM

结构仿真分析:Ansys Mechanical

多体动力学分析:Ansys Rigid Dynamics、Recurdyn

疲劳寿命分析:Ansys nCode Designlife

流体仿真分析: Ansys CFX、Fluent、ICEM CFD

设计优化分析:Ansys OptiSlang






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