ANSYSCFD软件介绍——石油天然气管道局
基于ANSYS软件的压力管道内部流场数值模拟
技术平台表4.1电器1电器2电器3电器4电器5电器6电器7电压/V实际242242241242232242232显示242242241242232242231电流/mA实际 6.213.51829.625.548.536.76357显示61318292548366000功率/W实际 1.09 1.5449.6 3.5 6.2 5.41474.8显示114433551468功率因数实际0.790.51710.570.450.571显示0.820.540.890.590.490.571表4.2电器电器1电器2电器3电器4电器5电器6电器7是否可学习和识别√√√√√√√5 结论本次设计实现了实时分析监测一个至七个用电器的电能参数，在LCD显示屏上显示电压、电流、有功功率和功率因数。
任意拔插某一个或几个电器可以识别出插座上存在的电器类型。
该装置可应用了事业单位、学校等公共场所，也可用于普通家庭，具有良好的应用前景。
参考文献：［1］黄迪.物联网的应用和发展研究［D］.北京邮电大学，2011.［2］程媛.家用电器负荷在线参数辨识方法的研究［D］.华北电力大学(北京)，2016.［3］刘博.非侵入式电力负荷监测与分解技术［D］.天津大学，2014.［4］王正刚，柏受军.基于STM32的单相用电器分析监测装置设计［J/OL］.铜仁学院学报,2018.［5］刘子扬.单相电力仪表的设计与应用［J］.电子制作，2016.基于ANSYS软件的压力管道内部 流场数值模拟郭洪锍（江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院，江苏 泰州 225300）摘 要：利用理论计算和数值模拟对压力管道内流场进行分析，得出压力管道弯管处流场的速度和压力分布云图,为今后的压力管道的设计和使用提供借鉴。
关键词：ANSYS；数值模拟；压力管道0 引言作为特种设备的压力管道在国民生产中的应用非常广泛，在油汽运输领域更是发挥着极其重要的作用。
由于压力管道尤其是埋地压力管道的安全与其选用的材料、外界环境和内部介质密切相关，长期以来对压力管道的研究就从未间断，本文通过对压力管道内部流场特别是弯管处流场的理论计算和数值模拟，得到了合理的结果，为压力管道的设计研究提供一定的理论依据。
ANSYS有限元分析在石油工业中应用(全面)
第一章引言计算机软硬件技术的迅猛发展，给工程分析、科学研究以至人类社会带来急剧的革命性变化 ，数值模拟即为这一技术革命在工程分析、设计和科学研究中的具体表现。
数值模拟技术通过汲取当今计算数学、力学、计算机图形学和计算机硬件发展的最新成果，根据不同行业的需求，不断扩充、更新和完善。
现代化石油科技的一个突出特点就是把原有的石油及其它学科的理论、方法与不断发展的计算机技术结合起来，采用多学科联合攻关，从而形成新的石油理论和方法或制造出新型仪器、工具和设备，以最现代化的计算机软硬件技术为手段综合应用多学科技术解决石油天然气工业中的技术难题，进而提高油气勘探、开发、开采、运输与油气加工工程的科学技术水平和经济效益。
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，诞生了商业化的有限元数值分析软件，并发展成为一门专门的学科－计算机辅助工程CAE。
这些商品化的CAE软件在石油天然气工业领域的应用不断普及并逐步向纵深发展，CAE工程仿真在石油天然气工业设计中的作用变得日益重要。
在众多的CAE软件中，在石油领域应用最多、最广的软件是ANSYS软件。
在石油天然气工业领域，CAE仿真在产品开发、研制与设计及科学研究中已显示出明显的优越性：CAE仿真可有效缩短新产品的开发研究周期虚拟样机的引入减少了实物模型的试验次数大幅度地降低产品研发成本在精确的分析结果下制造出高质量的产品能够快速的对设计变更作出反应能充分的和CAD设计结合并对不同类型的问题进行分析能够精确的预测出产品的性能1－2、ANSYS数值模拟在石油工业中的应用领域ANSYS具有非常强大的多物理场分析功能和无可比拟的求解深广度，其求解功能几乎涵盖了石油天然气工业的所有设计领域。
在石油工业中，ANSYS的研究应用领域包括：地球物理勘探 油气开发工程 石油钻井工程 采油工程油田地面工程建设 石油机械工程 油气储运工程 海洋石油工程 压力容器设计图 1－2、ANSYS 油藏构造应力场反演结果 图 1－3、ANSYS 传动齿轮滚动接触应力图1－4、ANSYS 计算流体力学分析 图1－5、ANSYS 石油套管外挤变形仿真图1－1、ANSYS 四桩腿采油平台设计第二章 ANSYS在油气勘探开发中的应用油气勘探开发工程的研究内容之一是进行盆地多学科综合研究，以提高对区域地质和石油地质的认识。
天然气化工管道设备的CFD模拟
天然气化工管道设备的CFD模拟作者：毛玉海来源：《科技资讯》2018年第35期摘要：在城镇气化站和加气站传输时会遇到多处水平和垂直转弯的情况，在弯管处液化天然气的速度、压强产生巨大变化，对弯管壁的压强显著增强，可能会产生气泡，对管道产生一定隐患。
针对有压LNG管道，利用ANSYSWorkbench软件的Fluent模块数值模拟与分析，得到管道内部压强场和速度场分布，通过对比不同流速下在管道转弯处的流场，得到了不同流速对内部压强的影响变化规律。
关键词：液化天然气管道流场数值模拟 Fluent中图分类号：TU712 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（b）-00-02液化天然气（LNG）主要由大量的甲烷、少量的乙烷、丙烷、氮等组分构成，密度约为0.42～0.46g/cm3，文献1使用ANSYSWorkbench软件的有限元分析方法对船用LNG管道进行数值模拟分析，将罐体管道的连接接口处作为研究的管道为宜载荷，对管道进行应力校核，探索船用液化天然气储存罐和天然气管道的应力分析方法，为船用LNG储存罐和管道设计提供借鉴方法[1]；使用Fluent软件模拟液化天然气管道氮气预冷卸料管温度分布的规律，使用阶段性降低氮气入口温度预冷的方法，探究卸料管道温差产生的原因[2]；本文采用ANSYSWorkbench的Fluent模块对液化天然气不同流速下在管道转弯处的流场进行数值模拟与分析，为今后压强管道的设计和使用提供了一定的借鉴作用。
1 二维建模与网格划分由于液化天然气管道成轴对称的特点，我们使用ANSYSWorkbench的Geometry模块建立“U”形液化天然气管道二维几何模型，公称直径设置为90mm，采用1.5D的弯头，弯头的弯曲半径为137mm，管道的下行高度取500mm，建立完模型后从草图生成面物体，使用ANSYSWorkbench自带的mesh模块对建立“U”形液化天然气管道二维几何模型进行网格划分，网格数量的多少对模拟效果的影响很大，高阶单元可更好地实现所建模型结构的复杂曲线边界，不同阶次单元之间或采用特殊的过渡单元连接，或采用多点约束等式连接由于弯管处变化较大，使用Mesh模块的Sizing功能，使管道转弯处网格划分密集，弯管处应力变化较大，为了更好地反映数据变化规律，采用比较密集的网格，将进气端设置为inlet，出口端设置为outlet。
基于ANSYS下的燃气燃烧仿真
基于ANSYS下的燃气燃烧仿真ANSYS是目前非常流行的工程仿真软件之一，在众多的应用领域中，燃气燃烧仿真也是其重要的应用之一。
燃气燃烧仿真主要针对的就是工业或家用燃气设备中的燃烧过程，通过仿真分析燃烧器的运行状态，预测其性能，优化设备结构，避免安全事故的发生。
下面我们来介绍一下ANSYS下燃气燃烧仿真的流程和应用。
1.建立计算模型首先，需要建立燃气燃烧器的计算模型。
建立计算模型需要定义燃气燃烧器的几何形状、工作状态、边界条件和材料属性等参数。
在创建模型时，需要选择合适的材料模型、燃烧模型和燃料模型等，并设置合适的网格划分。
2.求解数值模型建立模型后，将模型导入ANSYS进行数值模拟。
在求解数值模型时，需要设置计算过程中各个参数的值，如燃气的温度、压力、流速、混合比等。
求解过程中需要考虑多种因素，如化学反应、热传导、质量传输和湍流等，计算过程需要进行多次迭代，直到得到合适的结果。
求解出的数值结果可以反映燃气燃烧器的运行状态，如燃料的燃烧效率、温度分布和压力分布等。
3.评估仿真结果在得到仿真结果后，需要评估其准确性和可靠性。
评估时需要与实验数据进行对比，看仿真结果是否能够预测实验结果。
如果结果符合实验数据，说明仿真模型具有较高的准确性，并可用于预测燃气燃烧器的性能。
1.优化燃气燃烧器构造通过燃气燃烧仿真，可以优化燃烧器的设计，改进燃烧器的结构和喷嘴，提高燃烧器的效率和稳定性，降低污染物排放和能源消耗。
2.预测燃气燃烧器的性能仿真模型可以帮助燃气燃烧器制造商预测其产品的性能，并在生产过程中对其进行优化。
例如，在燃气轮机中，燃气燃烧器的效率会直接影响轮机的效果，因此优化燃气燃烧器的设计可以提高轮机的效率。
通过燃气燃烧仿真可以评估燃气燃烧器的效率和各项性能指标，为燃气设备的研发和维护提供了有效的工具。
总之，ANSYS下燃气燃烧仿真技术为燃气设备的研究和生产提供了可靠的分析工具。
准确预测和分析设备的运行状态，优化设备结构，提高设备的效率，降低污染物排放，减少能源消耗，对于提高燃气设备的可靠性和安全性具有非常重要的意义。
CFD数值模拟技术在天然气支线管道中的应用研究
CFD数值模拟技术在天然气支线管道中的应用研究CFD数值模拟技术在天然气支线管道中的应用研究[摘要]本文分析了输气管道末端储气调峰的原理【1】，结合具体的工程实例，选取营口气源厂支线为研究对象，进行了工业实验测试，利用实验数据验证了基于CFD建立的数值模拟模型；最后利用已建立的模型，对在特定的长度、管径条件下，首站压力恒定，根据营口市顶峰日耗气曲线，计算门站及沿程天然气密度、压力、速度等分布情况；以及门站压力恒定，营口市日耗气量变化，计算首站及沿程天然气密度、压力、速度等分布情况。
研究了管线首站及门站在不同参数下的极限流量。
[关键词]天然气支线管道；CFD；调峰；研究中图分类号：X701.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X45-0214-01高压管道储气是利用本身需要建设的各种输气管线，在满足输气能力的同时，适当增加管径，使其具备一定的管道储气能力。
建立支线管道CFD模型，模拟支线管道内气体压力、流速、密度沿程的变化情况，为实现管道平稳运行管控一体化管理提供相应的数据支持【2】。
为了更好地研究辽宁省供气管网工程管线调峰能力，需深入分析影响管网调峰能力的各种因素。
高压天然气支线管道输送过程中，由于输送距离长、阀门少、分支少，管道的沿程阻力、压力和质量流量是主要决定因素，管道的局部阻力相对不占重要地位，可不考虑沿程阀门等影响，同时也可忽略天然气管道的倾斜率。
本工程选取营口气源厂支线进行分析，模型东侧为首站，自东向西方向到达门站，模型的建立完全按照营口市气源厂支线线路走向。
管道的管径D219.1mm，选用无缝钢管，材质为PLS2 L245N，线路总长度为10.5km，管道设计压力2.5MPa，设计输量2.17×108m3/a。
由于高压天然气支线管道传输过程是一种复杂的可压缩湍流流动，各物理参数随时间、地点呈现随机不规那么运动状态，本研究采用三维非稳态湍流模型进行模拟；另外，考虑到模型的稳定性、成熟性以及对计算机的硬件要求，本研究的模拟工作采用等温带旋流修正k-ε模型【3】。
基于ANSYS软件的输气管道应力研究
输入如下 的材料属性 ： 氏模量 Ｅ ２ １ 自 比 Ｐ Ｘ ０２ 。 杨 Ｘ＝ Ｅ 松 ｌ Ｒ Ｙ＝ ．６ ４网格 划 分 ． 网 格 划分 后 如 图 ２ 。 ５加载求解 ． 在管道内表面加载气体压力 Ｐ Ｉ ａ加载及定义约束后见图 ３ ＝ ＭＰ ， 。
６读取结果 ．
宽调速 系统的研 究［ 硕士学位论 文］ ． 西安： 西安交通大学，９３ １９． ［］ ２ 张曼若． 无刷直流电动机 的发展与应 用． 微特 电机 ，９ ５２ （ ） １９ ，８ １ ：
２ ￣ ５ ３ ２
［］ ３ 郑吉． 无刷直流 电机控 制技术综述． 微特电机 ，０２ （ ）１￣ ３ ２ ０ ，３ ：１ １． ［ ］ 季秩． 电机的现在 与将来． ４． Ｅ － 无刷 微特电机 ，９ ９ （ ）２￣ ４ １９ ，５ ：３ ２ ．
后处理主要包括 ： 读取结果数据 、 图形显示结果数据 、 表显示结 列 果数据以及进行其他相应后续分析。 三、 天然 气 输送 管道 强 度 分 析过 程 由于天然气输送管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径 ，在计 算过程中忽略管道的断 面效应 ， 认为在其长度方向无应变产 生， 即可 以 简化为平 面问题进行求解 。
１建模 ．
建模不仅是前处理 中的重要工作 ， 也是整个分析过程 中关键 步骤 。 建立模型是否符合实际结构 ， 决定了分 析结果的准确和可靠程度。 建立
模 型 如 图 ｌ 。
图 ４位移 场等值线图
四、 结论
图 ５等效应力等值线图
从天然气输送管道的应力应变分析可知 ： （） １该天然气输送管道在内表面受到 １ Ｐ 的气体压力作用下 ， ａ Ｍ 其内 表 面 所受 的应 力 最 大 ， 大 应 力 为 ２ ９ ａ如 图 ５ 最 ． ＭＰ ， ５ 。 （ 该天然气输送管道的最大变形也在内表面， ２） 最大变形为 ５５Ｌ ．１ ． ｍ， 如图 ４ 。 由此可知 ，应用 Ａ Ｓ Ｓ有 限元 分析软件 可以对管道进行结构分 ＮＹ 析， 其分析结果能准确地 反映实际情况 ， 于确保管道安全运行具有重 对
ANSYS有限元分析在石油工业中的应用
ANSYS有限元分析在石油工业中的应用引言:ANSYS有限元分析（Finite Element Analysis）是一种通过数值方法来模拟和分析工程结构在不同工况下的应力、应变、温度和变形等物理现象的技术。
在石油工业中，ANSYS有限元分析可以应用于油井钻探、油井完井、油井生产、油井压裂等各个环节中，帮助工程师优化设计和提升工作效率。
1.地层力学分析ANSYS有限元分析可以对地层力学进行建模和仿真，帮助工程师了解地层中的应力和变形特性。
通过对地层进行模拟，可以预测地层中的应力分布、变形情况，从而优化油井的设计和施工方案，提高油井的钻孔质量和完井效果。
2.油管强度分析油管在油井中承受着高温高压和复杂工况下的载荷，因此油管的强度分析是非常重要的。
通过ANSYS有限元分析，可以对油管的受力情况进行建模和仿真，了解油管受力、应力和变形情况，从而评估油管的强度和安全性。
此外，也可以在设计阶段对油管进行优化，提升其抗压能力和抗拉能力。
3.放射状碎裂模拟在油井压裂过程中，通过高压液体将地层岩石破碎，以增加油井的产能。
ANSYS有限元分析可以模拟压裂过程中的放射状碎裂，研究岩石的断裂特性和裂缝扩展规律。
通过模拟和分析，可以优化油井的压裂工艺，提高压裂效果和油井的产能。
4.油藏渗流分析油藏渗流分析是石油工业中非常重要的一项研究内容，它可以揭示油藏中的油水气流分布、渗流路径和油水气的运移规律，对于油藏开发和油井生产有着重要的指导作用。
ANSYS有限元分析可以模拟油藏中的渗流过程，通过建立数学模型和参数模拟流体的运动和连续方程。
通过模拟和分析，可以评估油藏开发的效果，指导油井生产的调整。
5.油井完井优化ANSYS有限元分析还可以用于油井完井的优化设计。
通过模拟和分析常规完井工具和技术的使用效果，可以评估完井的质量和效果。
此外，可以借助ANSYS软件的优化功能，对完井方案进行优化，提高完井效率和产能。
结论:ANSYS有限元分析在石油工业中的应用非常广泛，它可以用于地层力学分析、油管强度分析、压裂模拟、油藏渗流分析和油井完井优化等方面。
ANSYSFLUENT介绍
ANSYSFLUENT介绍ANSYSFLUENT是ANSYS公司的一款计算流体力学（CFD）软件，它是一种用于模拟和分析流体行为和流动现象的工程仿真软件。
ANSYSFLUENT具有丰富的功能和强大的计算能力，在各种工程领域中得到了广泛的应用，包括汽车设计、航空航天工程、能源领域、生物医学工程等。
本文将对ANSYSFLUENT的特点、适用领域、功能以及其在工程领域的应用进行详细介绍。
1.多物理场耦合：ANSYSFLUENT可以同时模拟多种物理现象，包括流体流动、热传导、传质、化学反应等。
它可以模拟多相流动、湍流流动、多组分混合等复杂情况，能够模拟各种真实世界中的复杂流体行为。
2.强大的计算能力：ANSYSFLUENT采用了先进的数值计算方法和高效的求解算法，能够处理大规模的流体力学问题。
它支持并行计算，可以利用多个计算节点进行并行求解，提高计算速度和效率。
3.用户友好的界面：ANSYSFLUENT具有直观易用的界面，用户可以通过图形界面进行建模、设置求解参数和后处理数据。
它还提供了丰富的教程和帮助文档，帮助用户快速上手并解决实际问题。
4.多种数据输出和后处理功能：ANSYSFLUENT可以输出各种流动参数和数据，如速度、压力、温度、浓度等。
它还提供了强大的后处理功能，可以进行可视化分析、动画显示、流线追踪等，方便用户对模拟结果进行分析和评估。
1.汽车设计：ANSYSFLUENT可以模拟汽车的空气动力学性能，如空气阻力、气动噪声、冷却系统效果等。
它能够帮助设计师优化汽车外形和气动布局，提高汽车的性能和燃油效率。
2.航空航天工程：ANSYSFLUENT可以模拟飞机、火箭等飞行器的气动特性，如升力、阻力、空气动力学热效应等。
它可以帮助航空航天工程师优化飞行器的设计，提高飞行器的性能和安全性。
3.能源领域：ANSYSFLUENT可以模拟火力发电厂、核电站、风力发电机等能源设备的热流体特性，如燃烧过程、热传导、流动分布等。
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ANSYSCFD软件介绍——石油天然气管道局ANSYS CFD是一种基于数值计算的工程仿真软件，能够对流体的流动、传热、传质等现象进行模拟和分析。
它利用Navier-Stokes方程和其它相
关数学模型，通过离散化将连续的物理过程转化为离散的计算问题，然后
利用高性能计算机进行求解。
ANSYS CFD软件提供了强大的建模和仿真工具，能够精确地模拟和分析各种复杂的流体流动问题，包括内部流动、外
部流动、湍流、多相流、传热等现象。
1.强大的前后处理功能：ANSYSCFD软件提供了丰富的建模和网格生
成工具，用户可以方便地创建各种复杂的几何模型，并自动生成适应性网格。
此外，软件还提供了直观的后处理工具，可以用于可视化仿真结果、
生成报告以及进行参数优化。
2.多物理场的耦合分析：ANSYSCFD软件支持多个物理场之间的耦合
分析，可以模拟和分析流体流动、传热、传质等多种现象的相互作用。
例如，在石油天然气管道局中，可以通过ANSYSCFD软件模拟管道中的气体
流动、石油液体混合物的流动以及换热过程，以评估管道的安全性和性能。
3.多种物理模型和数值方法：ANSYSCFD软件提供了多种物理模型和
数值方法，可根据具体问题选择合适的模型和方法。
例如，对于湍流流动，可以选择k-ε模型、RNGk-ε模型、SSTk-ω模型等，并使用合适的离散
化方法求解。
4.丰富的边界条件：ANSYSCFD软件支持多种边界条件的设定，包括
壁面摩擦、入口边界条件、出口边界条件等。
用户可以根据实际情况设置
合适的边界条件，以准确模拟并预测流体流动的行为。
5.可扩展性和并行计算：ANSYSCFD软件利用并行计算技术，可以充
分利用多核处理器和集群计算机的性能，提高计算效率和准确性。
软件还
提供了可扩展的模型库和算法，可以模拟各种复杂流动问题。
在石油天然气管道局中，ANSYSCFD软件可以应用于多个方面，例如：
1.管道设计和优化：通过ANSYSCFD软件的模拟和分析功能，可以评
估不同管道几何形状、流体输送方案对流量、压力损失、换热效率等参数
的影响，从而优化管道设计。
2.管道安全性评估：利用ANSYSCFD软件的流动仿真功能，可以模拟
和分析管道内部气体或液体的流动行为，并评估是否存在冲击、涌流和异
常压力等安全隐患。
3.泄漏和爆炸分析：ANSYSCFD软件可以模拟管道中的流体溢出和泄
漏行为，并进行爆炸和火灾等危险性评估，以提前预知潜在的安全风险。
4.换热器设计和性能评估：ANSYSCFD软件可以模拟和分析管道中的
流体流动和传热行为，用于换热器的设计优化和性能评估。
总之，ANSYSCFD是一款功能强大的流体动力学仿真软件，被广泛应
用于石油天然气管道局，用于模拟和分析气体和液体在管道中的流动行为、传热、传质等现象，以评估管道的性能和安全性。