ANSYS在化工机械设计中的应用.pdfVIP

Equipment No．1，2004 ManufacturingTechnology ANSYS在化工机械设计中的应用 朱志彬，翟丽华，李健，王华明，甘加业，林清字，胡卫朋，林榕端 (广西大学化学化工学院，广西南宁530004) 摘要：应用ANSYS软件分别对厚壁圆筒受压情况、换热器换热过程进行计算模拟，并与理论 计算结果进行比较讨论。分析结果表明，ANSYS具有很高的计算精度和强大的分析功能，可 作为化工机械设计辅助分析的强有力工具，反映了该软件在化工机械设计中具有广泛的应用 前景。 关键词：化工机械；有限元；ANSYS；辅助分析；应力分析；流场分析；热分析 中图分类号：TBll5文献标识码：A 文章编号：1672—545X(2004)01一0016一05 用应力分析来完成[3]。有效地利用ANSYS这样的 引言 CAE工具进行有限元辅助分析，为化工机械设计提 供了强有力的技术保证。 近三十年来，计算机计算能力的飞速提高和数 值计算技术的长足进步，诞生了CAD、CAE技术。 ANSYS具有强大的多物理场分析功能和强大 的前后处理功能，主要包括结构及热分析、显式非线 此技术迅猛地发展并广泛应用于工业生产，特别是 在机械、土木、航空、电子等行业更是离不开CAD、 性瞬态动力学分析、计算流体动力学分析(CFD)、电 磁场分析及多物理场耦合分析等，我们可以应用其 CAE技术。在众多的CAE软件中，ANSYS是目前 国际上最流行的有限元分析(FEA)软件，它是第一中的结构分析、热分析、流体分析及耦合场分析来进 行化工机械设计中的辅助分析。限于篇幅关系，本文 个通过IS09001质量认证的大型分析设计类软件， 则主要介绍了ANSYS结构分析与流体分析在化工 是美国机械工程师协会(ASME)、美国核安全局 机械设计中的应用。 (NQA)及近20种专业技术协会认证的标准分析软 件。在国内第一个通过了中国压力容器标准化技术 1 ANSYS在化工机械设计中的应用 委员会的认证并在国务院17个部委推广使用口]。 作为机械行业的一个重要分支，化工机械设计 在化工机械行业中，化工压力容器和化工设备 过程中也开始逐渐地应用CAD、CAE技术进行辅是其中极为重要的部分。本文以在该行业中应用极 助设计和辅助分析。在传统的设计中，鉴于压力容器 为广泛的压力容器和换热器为例，应用ANSYS软 安全问题的重要性，世界各工业国都制定了压力容 件分别对厚壁圆筒受压过程、换热器换热过程进行 器的规范，经过一定的法律程序，这些规范变成为法 计算模拟，并与理论计算结果进行比较，以验证其误 律性文件，设计师如果不按规范设计，就要承担违反 差大小。例子虽然较为简单，但却也能从功能上反映 法律的后果[2]，从而使得这样的设计往往偏于保守， 了ANSYS两大分析模块的实际应用价值，体现该 使得设计的容器显得又笨又重，另一方面会引起用 软件在化工机械设计中广泛的应用前景。 户和制造厂家的成本上升，从而造成一些不必要的 1．1应用ANSYS进行厚壁圆筒应力计算 浪费。随着化工过程设备向大型化、复杂化、高参数 结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用 化方向发展，作为压力容器零部件设计的常规设计 领域。在ANSYS产品家族中有7种结构分析的类 方法受到了冲击，受压