宋亞嬋

摘 要：科學技術的快速進步促進了我國化工機械制造行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展，我國化工機械制造領域已經(jīng)在設計軟件上取得了一定的成就，例如ANSYS軟件技術、IDEAS軟件技術等等。當前，我國化工機械制造技術在運用過程中，仍舊還存在著一些問題。因此，文章將對ANSYS軟件技術在化工機械設計中的應用進行研究，從而促進我國化工機械設備的設計越來越完善，滿足當前使用需求。

關鍵詞：ANSYS技術；機械設計；化工機械；實踐應用

中圖分類號：TQ05 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0148-02

1 概述

改革開放以來，我國通過引進國外先進的化工機械制造技術來促進我國化工機械制造行業(yè)的發(fā)展。到了二十一世紀，隨著計算機技術的快速發(fā)展，人們對機械設備的性能要求變得越來越嚴格。由于化工機械設計較為復雜，研發(fā)人員為了更好的提升化工機械設備的使用功能，通過深入研究，開發(fā)出了一款能夠應用于化工機械設計的ANSYS軟件技術。ANSYS軟件技術在很大的程度上改善了傳統(tǒng)機械設計模式，給化工機械制造領域帶來了新的改革和創(chuàng)新，為化工機械行業(yè)帶來了新的發(fā)展路徑。ANSYS軟件技術是目前國際上使用的最多的一種化工機械軟件技術。通過ANSYS軟件技術能夠使化工機械設計的效果變得更加直觀，操作變得更加簡便，還能夠降低設計誤差，縮短設計開發(fā)周期，我國化工機械技術已經(jīng)在制造領域上得到了飛速的發(fā)展。

2 ANSYS軟件技術在化工機械設計過程中的發(fā)展現(xiàn)狀

ANSYS軟件技術是由美國知名企業(yè)研發(fā)設計出來，這款軟件在問世以后，得到了人們的大量關注。因為，ANSYS軟件技術能夠應用于石油化工行業(yè)領域、機械制造領域、土木工程領域等。該軟件能夠以多種數(shù)據(jù)形式來顯示模擬效果，能夠提供超過一百種的單元素，能夠與互聯(lián)網(wǎng)進行聯(lián)通。此外，ANSYS軟件技術還能夠解決仿真類結(jié)構(gòu)材料，結(jié)構(gòu)動力和非結(jié)構(gòu)動力的線性分析等等，因此，在機械設計領域上占據(jù)著重要的地位。

由于ANSYS軟件技術在化工機械設計中有著非常明顯的優(yōu)勢，因此，人們對于化工生產(chǎn)的機械設備性能上有著較高的要求。因為化工機械設計在設計過程中具備著一定的特殊性，對組件長短等有著極其嚴格的要求，此外，機械設計還會受到多種模組件的影響，因此，導致機械設計難度大，無法滿足當前機械設計發(fā)展的使用需求。而ANSYS軟件技術可以直接通過實體建模工具來實現(xiàn)虛擬建模和NC程序的設計，有利于提升機械設計的質(zhì)量。此外，ANSYS軟件技術在實際設計過程中，還需要選擇Pro等軟件來提高建模的質(zhì)量，以此來增強構(gòu)建模型的設計效果。此外，研發(fā)人員為了保證機械設計的質(zhì)量和精確度，需要通過使用ANSYS軟件技術實現(xiàn)組件的邏輯性關系和虛擬仿真裝配方式的檢驗，如果在檢驗過程中出現(xiàn)了裝配問題，那么研發(fā)人員需要對設計、后續(xù)修改提供修改的參數(shù)。由于化工機械設備使用的用途比較特殊，因此，研發(fā)人員還需要對機械設備的設計細節(jié)有著更高的要求。而使用ANSYS軟件技術可以最大限度的降低設計誤差，解決化工機械設備不匹配的問題。因此，我國化工機械設備研發(fā)人員需要積極的使用ANSYS軟件技術來提升機械設備的質(zhì)量，滿足當前使用需求。

3 ANSYS軟件技術在化工機械設計中的應用和分析

3.1 厚壁原筒幾何模型的建設研究設計

（1）厚壁原筒幾何模型的建立和計算

因為在化工機械設計過程中，化工壓力容器和化工機械設備是我國化工機械行業(yè)主要研究趨勢。因此，本文將采用ANSYS軟件技術對化工機械設備和化工壓力容器為研究案例進行分析和說明。由于ANSYS產(chǎn)品系列有七種結(jié)構(gòu)分析類型，因此，本文選用了結(jié)構(gòu)應力分析來計算厚壁圓筒受到的壓力。由此可知，研發(fā)人員可以利用ANSYS軟件技術建立幾何模型，對化工機械設備的受力狀況進行研究。首先，需要選擇單元類型和定義常數(shù)，明確建立幾何模型的材料屬性。研發(fā)人員需要利用ANSYS軟件技術對幾何模塊結(jié)構(gòu)進行分析。由于厚壁原筒的內(nèi)壓較大，因此，研發(fā)人員需要選擇PLANE2的二維平面單元來進行分析。由于不同的材料表示不同的材料屬性，因此，在建立幾何模型的過程，研發(fā)人員還需要劃分網(wǎng)格的單元尺寸，對網(wǎng)格進行初步的調(diào)整，以此來保證網(wǎng)格的精確性。然后，研發(fā)人員需要對構(gòu)建的幾何模型的邊界進行分析，經(jīng)過研究分析得知，幾何模型受到了內(nèi)壓、外壓等壓力，由于幾何模型的荷載重力壓力較小，因此，本文只針對圓筒的內(nèi)圓荷載進行求解，以此來確定物體的荷載響應，保證施加的荷載的精確。因為，施加的內(nèi)壓對模型的影響較小，但是施加的外壓力對模型的影響較大。最后，研發(fā)人員可以使用ANSYS軟件技術對模型變形圖進行求解，一旦求解成功，設計人員可以直接根據(jù)得出的模型變形圖和節(jié)點等直線圖找尋出盈利軌跡的線圖和應力的分布趨勢。

（2）計算結(jié)果分析和比較

由于厚壁原筒的模型為軸對稱圖像，因此，厚壁原筒的內(nèi)壓受力是均勻平穩(wěn)的。研發(fā)人員可以直接使用ANSYS軟件技術來計算出最大的變形量和節(jié)點位移圖，經(jīng)過計算得出最大的位移變形量為0.0582mm。然而，模型節(jié)點上的位移大小會直接隨著節(jié)點的位移值的變化而不斷變化，由此可知，最小的位移變形量為0.0479mm。因此，本文采用軌跡線圖來表示徑向應力和周向應力曲線的變化。通過Matlab6.5程序可以計算出雙向應力的徑向變化。綜上所述，研發(fā)人員可以通過使用ANSYS軟件技術來計算厚壁圓筒的融合度，有利于為壓力容器的研發(fā)設計提供較為準確的精確數(shù)據(jù)。

3.2 模擬換熱器內(nèi)流體換熱的研究設計

（1）ANSYS幾何模型的建立和計算

由于模擬熱換器的幾何模型是矩形截面圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)而成的，因此，本文將對矩形截面進行分析和說明。如圖1所示。

系統(tǒng)研發(fā)人員可以直接利用ANSYS軟件技術對模擬換熱器設計過程進行研究和分析。因為，ANSYS軟件技術能夠分析二維和三維流體的流動情況，能夠?qū)LUID141等單元進行多種流體的熱交換器設計，研發(fā)人員可以直接選擇模型單元，對每個幾點的壓力和單元的流率進行處理。此外，研發(fā)人員還可以對截取的上下兩個部分表示的不同流體進行分流，以此來實現(xiàn)建模。然后，研發(fā)人員在進行換熱器計算的過程中，需要注意邊界條件的施加是否處于對稱，管程氣體的溫度與進口速度是否為零。然后，研發(fā)人員直接利用ANSYS軟件技術對模擬器的迭代次數(shù)進行計算，對溫度方程和速度方程進行計算。通過保證迭代次數(shù)的數(shù)值范圍來計算出收斂值，最后，研發(fā)人員再根據(jù)得出的迭代次數(shù)和收斂值來計算出換熱器的速度和溫度等值線。

（2）計算結(jié)果分析和比較

經(jīng)過研究得知，模擬熱換器的流體一旦進入到管口，液體經(jīng)過一段時間的流轉(zhuǎn)，流體會直接流向管中心，這樣就會降低壁面的溫度，保證流體的溫度與實際溫度一樣，都為0。因此，一旦模擬熱換器中的氣體溫度變化明顯，那么流體的熱交反應就會有著明顯的變化，研發(fā)人員可以直接從走殼程的出口溫度和流體的流速上觀看出來。由于流體呈現(xiàn)拋物線分布，因此，環(huán)隙中央流體的流速最大，而內(nèi)外壁的溫度為0。

4 結(jié)束語

本文主要對ANSYS軟件技術在化工機械設計過程中存在的作用進行了研究和分析。因為，傳統(tǒng)的化工機械設計方式已經(jīng)無法滿足當前化工機械行業(yè)的發(fā)展使用需求，而ANSYS軟件技術則能夠快速實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)方面的研發(fā)設計。我國化工機械設計人員為了降低化工機械設計的難度，利用了ANSYS軟件技術來提高我國化工機械設計水平。由于ANSYS軟件技術需要專業(yè)的人才才能夠?qū)崿F(xiàn)操作，因此，我國化工機械設計人員還需要進一步的提升自己的專業(yè)技術水平，不斷學習新的化工機械設計知識，為化工機械設計改革做出貢獻。

參考文獻：

[1]詹超.淺析ANSYS技術在化工機械設計中的應用[J].山東工業(yè)技術，2015（17）：22.

[2]盧惠燕，陳 .ANSYS在化工機械設計中的實踐運用探討[J].化工管理，2016（19）：218.

[3]游玉成.ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術在機械設計中的應用[J].化工中間體，2015（8）：67.

[4]候靜.基于ANSYS的加氫反應器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計及可靠性分析[D].新疆大學，2014，13（11）：119-124.endprint