航空发动机涡轮叶片热-流-固耦合分析

背景需求

某航空发动机研究所需要提升新一代发动机的涡轮前温度，以增加推力。但高温燃气对叶片的烧蚀和热应力是巨大挑战，直接影响发动机的寿命与可靠性。

解决方案

利用 ANSYS Fluent 进行流场与温度场仿真，并将温度载荷传递给 ANSYS Mechanical 进行热应力分析。通过流固耦合仿真，精确预测叶片在高温高压下的变形与应力水平，并优化内部冷却通道设计。

量化成果

叶片最高温度预测误差小于 5%；

冷却效率提升 15% ；

叶片预期使用寿命延长 20% ；

客户评价

“多物理场耦合仿真是我们研发中的关键。胜思科技的专家帮助我们打通了复杂的仿真流程，为项目的成功提供了坚实保障。” — XX航发研究所，高级工程师

无人机机翼复合材料铺层优化

背景需求

某无人机制造商希望在保证机翼刚度与强度的前提下，进一步减轻结构重量，以提升无人机的续航时间和载荷能力。

解决方案

采用 ANSYS Composite PrepPost (ACP) 对复合材料机翼进行详细的铺层设计与建模。结合 Mechanical 进行结构分析，优化各区域的铺层顺序、角度和厚度，以达到最佳的强度-重量比。

量化成果

机翼结构减重 12% ；

无人机续航时间提升 8% ；

材料成本降低 10%。

客户评价

“复合材料的设计非常复杂，ANSYS ACP 提供了强大的工具。胜思的培训和支持让我们团队很快掌握了这套流程，效果显著。” — XX无人机公司，结构设计主管

卫星相控阵天线EMC分析

背景需求

某航天技术公司在设计高密度相控阵天线时，各通道间的电磁串扰和对其他敏感设备的干扰成为主要技术瓶颈，影响通信质量。

解决方案

使用 ANSYS SIwave 和 HFSS 进行板级和系统级的电磁兼容性分析，识别出关键的串扰路径。通过优化PCB布局、走线和增加屏蔽设计，有效抑制了电磁干扰。

量化成果

关键通道间的串扰降低了 20dB ；

系统辐射发射水平满足国军标要求；

减少了一次昂贵的EMC暗室测试。

客户评价

“在航天领域，可靠性是第一位的。胜思科技提供的仿真方案让我们在设计阶段就解决了EMC问题，避免了后期的高昂代价。” — XX航天公司，EMC工程师

HPC芯片封装散热仿真与优化

背景需求

某芯片设计公司开发的新一代AI芯片功耗高达数百瓦，传统的散热设计已无法满足要求。芯片过热将导致降频，严重影响性能。

解决方案

采用 ANSYS Icepak 对从芯片Die到封装、再到PCB板的完整散热路径进行精细热仿真。分析热阻，识别热点，并优化了TIM（导热界面材料）的选择和散热器（Heat Sink）的设计。

量化成果

芯片结温（Junction Temperature）降低 15°C ；

系统散热总热阻降低 25%；

避免了因过热导致的性能降频问题。

客户评价

“Icepak的仿真精度非常高，让我们对芯片的散热性能了如指掌。胜思的工程师在模型建立和结果分析上给了我们极大的帮助。” — XX芯片设计公司，封装工程师

智能手机多角度跌落可靠性分析

背景需求

某知名手机品牌商希望提升其旗舰机型的抗跌落性能，减少因意外跌落导致的屏幕和后盖损坏，从而降低售后维修成本。

解决方案

利用 ANSYS LS-DYNA 建立包含屏幕、中框、电池、后盖等数百个组件的整机有限元模型。进行多角度、多高度的跌落仿真，精确预测关键部件的应力水平和失效风险，并指导结构工程师优化缓冲设计和材料选择。

量化成果

特定角度跌落的屏幕破损风险降低 60% ；

新机型的售后维修率预计下降 2-3个百分点；

物理样机跌落测试数量减少一半。

客户评价

“LS-DYNA的显式动力学仿真太强大了。以前需要摔几十台样机才能找到问题，现在通过仿真就能快速定位薄弱环节。” — XX手机品牌，结构总监

5G通信PCB电源完整性分析

背景需求

某通信设备制造商在设计高速5G基板时，FPGA和ASIC芯片对电源噪声极其敏感。电源轨道上的电压波动（纹波）过大，导致系统运行不稳定，误码率增高。

解决方案

使用 ANSYS SIwave 对PCB的电源完整性进行仿真分析。通过优化去耦电容的容值、数量和布局，有效降低了PDN阻抗。同时分析了直流压降（IR Drop），确保每个芯片都有稳定可靠的供电。

量化成果

目标频段的PDN阻抗降低 40% ；

芯片电源引脚的电压噪声减小 50% ；

一次投板成功，避免了 costly 的改版。

客户评价

“高速电路设计，PI和SI就是生命线。SIwave为我们提供了清晰的指导，胜思科技的支持工程师经验丰富，总能一针见血地指出问题。” — XX通信设备商，硬件经理

大型风机叶片气动性能与载荷分析

背景需求

某风电装备制造商在开发更大功率的海上风机时，需要精确评估新型叶片翼型的气动效率，并预测其在极端风况（如台风）下的载荷，以保证25年的设计寿命。

解决方案

使用 ANSYS Fluent (CFX) 对叶片进行全尺寸三维流场仿真，计算不同风速和桨距角下的功率曲线和扭矩。并将气动载荷映射到 ANSYS Mechanical 中，进行结构强度和疲劳分析。

量化成果

叶片年发电量（AEP）预测精度 > 98%；

极端工况下载荷预测误差 < 10%；

优化了叶片翼型，发电效率提升 3%。

客户评价

“风机设计，气动和结构缺一不可。胜思科技帮助我们建立了一套高效的气动-结构双向耦合仿真流程，大大增强了我们设计的可靠性。” — XX风电集团，首席工程师

核电压力容器结构完整性评估

背景需求

某核电设计院需要根据最新的安全法规，对其设计的压力容器进行严格的应力评定和疲劳寿命分析，确保其在各种运行工况和瞬态事件下的绝对安全。

解决方案

采用 ANSYS Mechanical 对压力容器进行精细的热-结构耦合分析，模拟启停机、功率变化等过程中的温度和压力变化。依据ASME等行业规范，对高应力区域进行疲劳寿命计算和断裂力学评估。

量化成果

关键区域应力评定一次性通过法规要求；

预测疲劳寿命裕度提升 1.5 倍；

分析报告周期缩短 40%。

客户评价

“核安全无小事。ANSYS 提供了符合行业规范的、可追溯的分析工具链，胜思的工程师在规范理解和实施上表现出了极高的专业水准。” — XX核电设计院，结构室主任

水电站水轮机泥沙磨损预测

背景需求

我国西部某水电站因河流含沙量高，水轮机转轮叶片的磨损腐蚀严重，导致机组效率下降，检修周期缩短，运行成本高昂。

解决方案

利用 ANSYS Fluent 的离散相模型（DPM）和冲蚀磨损模型，仿真含沙水流对转轮的冲击和磨损过程。精确预测叶片表面的磨损位置和速率，并对比分析了采用不同抗磨涂层材料的效果。

量化成果

转轮磨损位置预测准确率达 90% 以上；

指导优化了叶片型线，过流部件磨损率降低 30% ；

机组大修周期预计延长 1-2 年。

客户评价

“以前我们只能等停机检修才能看到磨损情况，现在通过仿真可以提前预知并进行预防性设计。这个方案为我们节省了巨大的运维成本。” — XX水电公司，总工程师

挖掘机工作装置疲劳耐久性分析

背景需求

某工程机械龙头企业希望提升其重型挖掘机的可靠性，减少因动臂、斗杆等关键结构件疲劳开裂导致的故障，从而增强产品在国际市场的竞争力。

解决方案

首先通过 ANSYS Motion 建立多体动力学模型，模拟挖掘、举升、回转等典型工况，获得关键铰点处的载荷谱。然后将载荷施加于 ANSYS Mechanical 的有限元模型上，结合 nCode DesignLife 进行焊缝和板件的疲劳寿命分析。

量化成果

识别出 3 个潜在的疲劳薄弱点，并完成加强设计；

整机疲劳寿命提升 30% ；

物理样机台架试验周期缩短 2 个月。

客户评价

“从多体动力学到有限元再到疲劳分析，胜思科技为我们提供了一体化的解决方案，让我们的耐久性设计从‘经验’走向了‘科学’。” — XX重工，研发经理

高压离心泵水力性能与空化分析

背景需求

某泵业公司在新型高压泵的研发中，遇到了效率不达标、振动噪声大等问题，怀疑是泵内发生了空化（气蚀）现象，但难以通过物理实验观测。

解决方案

使用 ANSYS CFX 对泵的全流道进行稳态与瞬态流场仿真，精确预测其扬程、效率和功率等外特性。开启空化模型，清晰地捕捉到叶轮进口处的空泡生成、发展和溃灭过程，并据此优化了叶片进口角和流道设计。

量化成果

泵的最高效率点提升了 4个百分点；

抗空化性能（NPSHr）改善 15% ；

振动和噪声水平显著降低。

客户评价

“CFX 对旋转机械的仿真能力名不虚传。我们不仅解决了空化问题，还通过仿真找到了进一步提升效率的方向。” — XX泵业，水力设计工程师

传送带溜槽物料流动与磨损分析

传送带溜槽物料流动与磨损分析

背景需求

某矿山设备供应商设计的传送带转运站经常出现物料堵塞和溜槽衬板局部磨损过快的问题，影响了整个生产线的连续性和运维成本。

解决方案

采用基于离散元法（DEM）的 ANSYS Rocky 软件，对数百万个非球形的矿石颗粒进行建模。仿真物料在溜槽内的流动轨迹、速度和堆积情况。通过 Rocky-Mechanical 耦合，将颗粒冲击力施加于溜槽结构上，预测磨损区域。

量化成果

优化了溜槽的几何角度，彻底解决堵料问题；

溜槽衬板的磨损分布更均匀，使用寿命延长 50%；

生产线非计划停机时间减少 80%。

客户评价

“Rocky 对颗粒仿真的真实性让我们印象深刻。我们现在可以在设计阶段就模拟各种物料的流动情况，这是我们过去完全做不到的。” — XX矿山机械公司，设计总监

心血管支架释放与疲劳耐久性分析

背景需求

某高端医疗器械公司在研发新一代可降解药物涂层支架时，需要确保支架在植入过程中能均匀展开、与血管壁良好贴合，并能承受数亿次心脏搏动而不发生疲劳断裂。

解决方案

使用 ANSYS Mechanical 对支架的超弹性材料进行建模，仿真其从被压缩状态到在血管内释放的全过程，分析支架的应力应变和对血管壁的压力。然后，施加脉动压力载荷，进行高周疲劳分析，预测其10年以上的在役寿命。

量化成果

优化了支架的网格设计，径向支撑力提升 10%；

支架疲劳寿命满足 4亿次搏动的设计要求；

向药监局提交的申报材料提供了有力的仿真数据支持。

客户评价

“医疗器械的研发，安全性和有效性是底线。ANSYS 仿真为我们提供了超越物理实验的深度洞察，大大加速了产品的上市进程。” — XX医疗科技，研发副总裁

心脏起搏器电磁兼容性分析

背景需求

心脏起搏器等有源植入式医疗设备极易受到外界电磁环境的干扰，可能导致其功能失常，危及患者生命。开发商必须严格按照标准进行EMC测试。

解决方案

采用 ANSYS HFSS 和人体电磁模型，仿真起搏器在手机、MRI（核磁共振）、无线充电等多种电磁环境下的响应。分析外壳的屏蔽效能和导线上的感应电流，确保其不会对起搏器的正常工作产生干扰。

量化成果

识别并优化了外壳的屏蔽薄弱点；

导线上的感应电流降低了一个数量级；

在正式进行昂贵的EMC测试前，已解决95%以上的潜在问题。

客户评价

“人体环境下的电磁仿真非常复杂，胜思科技的工程师不仅精通软件，还对医疗器械的EMC标准有深入理解，为我们提供了极具价值的帮助。” — XX医疗电子公司，首席科学家

人工心脏血泵溶血性能CFD预测

背景需求

在人工心脏的研发中，血泵高速旋转产生的非生理流动状态（如高剪切应力、湍流）是导致红细胞损伤（溶血）的主要原因。如何在保证泵送效率的同时，最大限度地减少溶血，是设计的核心难题。

解决方案

利用 ANSYS Fluent 对血泵进行高精度CFD仿真，并采用基于欧拉或拉格朗日法的溶血模型，计算血液在流场中的损伤指数。通过对比不同叶轮设计、转速和间隙下的溶血指数，指导工程师进行血液相容性优化。

量化成果

优化了叶轮流道，使高剪切应力区域面积减少 40%；

数值溶血指数降低 50%，与体外循环实验结果趋势一致 大大减少了动物实验的需求和研发伦理成本

客户评价

“溶血预测是血泵设计的圣杯。ANSYS CFD 仿真让我们能够‘看见’血液的损伤过程，这是我们优化设计的关键。胜思团队的专业知识给我们留下了深刻印象。” — XX生命科技，流体研发专家