3D打印運(yùn)動(dòng)流體的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些

3D打印越來越多的應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)流體領(lǐng)域，拿換熱器舉例，3D打印可以實(shí)現(xiàn)較小尺寸的流體通道，具有較薄的壁，以及錯(cuò)綜復(fù)雜的形狀，這些熱交換器使用先前傳統(tǒng)的制造方法無法制造出來。

3D打印熱交換器。

拿液壓歧管舉例，3D打印3D打印技術(shù)已成為多家液壓系統(tǒng)制造商制造復(fù)雜液壓零部件的選擇，通過金屬3D打印技術(shù)來制造液壓閥塊，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)無需考慮交叉鉆孔的設(shè)計(jì)約束，并且可以將鋒利的角換成圓形彎曲的設(shè)計(jì)從而減少湍流現(xiàn)象。

3D打印液壓歧管。

ANSYS Fluent軟件的動(dòng)網(wǎng)格功能，著眼于非定常運(yùn)動(dòng)邊界的相關(guān)問題，但凡跟流體，熱傳遞及化學(xué)反應(yīng)等有關(guān)的工業(yè)均可使用。具有豐富的物理模型、先進(jìn)的數(shù)值方法以及強(qiáng)大的前后處理功能。Fluent軟件尤其擅長解決各類極具挑戰(zhàn)性的變形與運(yùn)動(dòng)流體仿真問題，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在航空、航天、汽車、兵器、能源、生物等行業(yè)。

Fluent動(dòng)網(wǎng)格（Dynamic Mesh）功能概述

動(dòng)網(wǎng)格模型可以用來模擬流場形狀由于邊界運(yùn)動(dòng)而隨時(shí)間改變的問題。邊界的運(yùn)動(dòng)形式可以是預(yù)先定義的運(yùn)動(dòng)，即可以在計(jì)算前指定其速度或角速度；也可以是預(yù)先未做定義的運(yùn)動(dòng)，即邊界的運(yùn)動(dòng)要由前一步的計(jì)算結(jié)果決定。網(wǎng)格的更新過程由Fluent 根據(jù)每個(gè)迭代步中邊界的變化情況自動(dòng)完成。

在使用動(dòng)網(wǎng)格模型時(shí)，必須首先定義初始網(wǎng)格、邊界運(yùn)動(dòng)的方式并指定參予運(yùn)動(dòng)的區(qū)域?？梢杂梅植嘉募≒rofile）或者UDF定義邊界的運(yùn)動(dòng)方式。Fluent 要求將運(yùn)動(dòng)的描述定義在網(wǎng)格面或網(wǎng)格區(qū)域上。如果流場中包含運(yùn)動(dòng)與不運(yùn)動(dòng)兩種區(qū)域，則需要將它們組合在初始網(wǎng)格中以對它們進(jìn)行識別。那些由于周圍區(qū)域運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變形的區(qū)域必須被組合到各自的初始網(wǎng)格區(qū)域中。

不同區(qū)域之間的網(wǎng)格不必是共節(jié)點(diǎn)的（Comformal）的，可以在模型設(shè)置中用Fluent軟件提供的非共節(jié)點(diǎn)交界面（Non-Comformal Interfaces）功能將各區(qū)域連接起來。

Fluent 的動(dòng)網(wǎng)格功能在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用案例

航空航天
機(jī)翼的顫振是氣動(dòng)彈性力學(xué)中最重要的問題之一，如果處理不當(dāng)，可能會發(fā)生災(zāi)難性的結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致巨大的事故。

Fluent中的動(dòng)網(wǎng)格功能可以幫助我們計(jì)算機(jī)翼的顫振情況，為我們的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐；同時(shí)，仿真的整個(gè)過程經(jīng)濟(jì)、高效，不會增加額外的人員風(fēng)險(xiǎn)和安全性問題，是飛行器設(shè)計(jì)方法中值得信賴的好幫手。

機(jī)載導(dǎo)彈彈射分離也是一個(gè)需要著重研究的技術(shù)問題，在設(shè)計(jì)的過程中，投彈的時(shí)機(jī)、彈射力、飛行器姿態(tài)等因素都會對整個(gè)過程產(chǎn)生影響。Fluent 的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)結(jié)合6DOF模型可以很好的研究這一過程的整體情況，并且在長期的CFD仿真實(shí)踐中，該模型的計(jì)算精度得到了廣泛的認(rèn)可和數(shù)據(jù)支撐。

風(fēng)力發(fā)電
風(fēng)力發(fā)電機(jī)在工作的工程中，由于風(fēng)載荷較大，葉片又相對細(xì)長，因此容易產(chǎn)生較大的形變，從而對風(fēng)機(jī)的工作效率和安全性造成影響。

使用動(dòng)網(wǎng)格與流固耦合（FSI）技術(shù)，可以準(zhǔn)確計(jì)算旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，葉片的載荷變化，從而計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移；隨后，該位移可以通過動(dòng)網(wǎng)格方法反作用給流場，從而計(jì)算結(jié)構(gòu)變形對流場的影響。

汽車內(nèi)燃機(jī)
傳統(tǒng)汽車行業(yè)的CFD研究已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各個(gè)部件和整車之中。其中，與網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)相關(guān)的問題，最典型的分析莫過于內(nèi)燃機(jī)的仿真計(jì)算了。

Fluent的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)可以描述活塞缸的整個(gè)工作過程，并與燃燒、多組分、傳熱分析等模型耦合計(jì)算。同時(shí)，F(xiàn)luent中具備的Event技術(shù)可以自動(dòng)排列活塞缸運(yùn)動(dòng)的工作時(shí)序，實(shí)現(xiàn)動(dòng)網(wǎng)格方式和邊界變化自動(dòng)布局，從而提供最為高效、準(zhǔn)確的仿真方法。

旋轉(zhuǎn)機(jī)械
Fluent中的多重參考系和滑移網(wǎng)格功能，給旋轉(zhuǎn)機(jī)械的仿真問題提供了經(jīng)濟(jì)、高效的計(jì)算方法。

但是對于部分復(fù)雜的問題，或需要更精確計(jì)算的情況，多重參考系和滑移網(wǎng)格恐怕難以匹配實(shí)際的需求。此時(shí)，就必須要使用 Fluent中的動(dòng)網(wǎng)格功能。比如：泵的空化問題、多相流問題、縫隙滲漏問題等情況，對于這一類需要明確描述邊界運(yùn)動(dòng)的情況，動(dòng)網(wǎng)格功能就可以派上用場，并且大顯身手。