通用机械行业仿真应用概览与趋势

通用机械是应用范围广、具有通用性特点的各类机械设备。通用机械包括各类动力机械、驱动机械、工程机械、传动机械、液压控制机械、各类加工机械设备等。通用机械行业涵盖的工业品、覆盖的工业领域非常多，是各类工业应用领域的基础。所以，一个国家（地区）的通用机械行业发展水平反映出国家（地区）整体制造业的技术水平和能力。

通用机械在产品研发、设计、运行等阶段，在考虑其满足工作要求的同时，还必须考虑其安全性、稳定性、经济性等各项指标。因此，CAE技术是通用机械研发、设计所不可缺少的技术和手段，特别是在全球范围的工业4.0时代，智慧工厂、智能制造对基于数字化、云计算的CAE技术的依耐性更为迫切。毫不夸张的讲，CAE技术是工业4.0的核心技术之一，是创新设计、智慧工厂建设的基础。在我国，中国制造2025将迎来通用机械工业发展的黄金时期，同时CAE技术将在各个层级、各个阶段完全融入和推动通用机械工业以及中国制造业的高速发展。

旋转机械领域

旋转机械是工业领域非常重要的动力装备，通用的包括汽轮机、燃气轮机、水轮机、鼓风机、压缩机等。近年来，随着国家产业升级、节省减排、中国制造2025等规划的相继推出，对旋转机械相关的性能也提出了越来越高的要求。

旋转机械非常复杂，通常工作在高温、高压、高速旋转的环境中，要达成各方面的研发目标就需要解决大量的工程问题。随着现代CAE技术的日趋成熟，企业完全可以将这种先进的研发手段与传统的试验和设计经验相结合，形成互补，从而提升研发设计能力，有效地指导新产品的研发设计，降低开发成本，缩短开发周期，从而大幅度提高企业的市场竞争力。

安世亚太及其强大的仿真技术可以为旋转机械的设计研发提供坚强的CAE支撑，包括一维叶片快速设计、二维叶栅通流分析、模板化的总体性能快速评估和整机三维流体动力学、静力学、动力学、疲劳寿命、流固耦合、颤振失速、模态、动态响应、噪声分析及优化。这些设计分析、优化工作贯穿于产品研发的各个阶段，可创造大量的技术成果。

旋转机械相关应用

叶片快速设计
叶栅通道快速通流分析
汽轮机湿蒸汽两相流非平衡态流动分析
湿蒸汽两相流非平衡态流动分析
透平机械三维非定常流动数值模拟
透平瞬态问题
透平机械流固耦合稳态分析
透平机械颤振气动阻尼计算
旋转机械结构强度、振动和疲劳分析
旋转机械工艺成形仿真

在Ansys BladeModeler中设计叶轮

叶片流场分析

增压器离心式压气机的结构静、动力学分析

旋转机械相关仿真软件模块

一维设计工具：Vista CCD，CPD等系列

叶片设计工具：BladeGen，BladeModeler

叶栅网格生成工具：TurboGrid

高级网格生成工具：IcemCFD

结构仿真分析：ANSYS Mechanical，nCode Designlife

流体仿真分析：ANSYS CFX，Fluent

流固耦合分析：ANSYS FSI

优化设计分析：Ansys DesignXplorer，optiSLang

多学科优化和拓扑优化：VR&D Gensis

锻造成形仿真：Deform

铸造成形仿真：NovaCast

作业调度与高性能计算：PERA.Grid、ANSYS HPC

协同仿真环境及仿真流程与数据管理：ANSYS Workbench、EKM

电机领域

电机是一种应用最为广泛的能量转换装置，按照能量转换方式分为发电机和电动机两个大类。电机系统是一个集电气、机械、动力学、散热、电子电路、控制系统等众多学科专业于一体的复杂系统。在电机的实际研制过程中，必须进行电机的电磁性能设计、机械性能设计、通风及热设计，研究多学科、多物理场及其多场耦合等方面的问题。

电机领域相关应用

电机电磁场分析
电机机械结构分析（强度、模态、振动、疲劳）
电机通风散热分析
电机多物理场耦合分析
电机电路及控制系统仿真
零部件机械制造工艺仿真

电机振动响应分析

某电机通风散热设计

电机电路及控制系统仿真

电机领域相关仿真软件模块

几何建模：ANSYS DesignModeler、ANSYS SpaceClaim

结构仿真分析：ANSYS Mechanical

疲劳寿命分析：ANSYS nCode DesignLife、Ansys Fatigue

流体仿真分析：Ansys CFX、Fluent、ICEM CFD

旋转电机设计专家：RMxprt

电磁场仿真分析：ANSYS Maxwell2D/3D

机电系统设计：ANSYS Simplorer

多物理场耦合分析：ANSYS Multiphysics/ANSYS AIM

设计优化分析：ANSYS DesignXplorer

设计优化、可靠性和鲁棒性分析：OptiSLang

多学科优化和拓扑优化：VR&D Gensis

液压控制分析：HypNeu

锻造成形仿真：Deform

铸造成形仿真：NovaCast

作业调度与高性能计算：PERA.Grid、ANSYS HPC

协同仿真环境及仿真流程与数据管理：ANSYS Workbench、EKM

锅炉领域

锅炉是一种能量转换设备，其主要工作原理是利用燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到所需要的温度或一定压力蒸汽的热力设备。根据应用主要分为民用锅炉和工业锅炉，其中工业锅炉由于其设计用途及安全水平要求，其技术要求远高于民用锅炉，广泛的用于电站、船舶、机车和石化、工矿企业。

工业锅炉一般设计大型化、燃烧充分、蒸汽温度高、压力大，一旦发生事故则会造成较大的经济财产和生命损失。因此其安全性、效率及可靠性要求方面均比较高。随着计算机技术的发展，计算机仿真在锅炉设计生产中发挥出愈来愈重要的作用，在燃烧效率（燃烧充分性）分析，锅炉结构及热分析（强度、稳定性、抗震、传热），锅炉疲劳等方面应用都很广泛。