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ALGOR的CFD模块功能详解:让流体流动分析更加轻松容易

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进行计算流体动力分析时 (CFD), 工程师首先需要建立一个虚拟模型以预测流体的流动方式以及它们对周围接触结构的影响作用。为了分析各种系统内流体的流动模式,工程师首先需要了解系统的物理特征:如管道的尺寸,泵的位置,进口的面积和阀门信息等。此外还需定义流体特征,包括流体的流速,黏度等。用户所输入的参数信息以及其它确定的或猜测的数据都将会最终的模拟结果产生直接的严重的影响。因此这里将阐述说明一些在设置和执行 CFD分析过程中需要注意的关键问题。

我的CAD模型是否可以直接使用?


目前基于CAD设计通过自动流体模型的建立,已经使得CFD分析变得更为容易。 结构体可以很方便地从CAD模型导入到FEA模型,工程师通常所需做的就是在FEA模型中建立系统的流体部分。现在,流体部分模型也可以基于结构的几何形状自动的完成建模功能。







ALGOR的CFD模块:流体流动分析更加容易的图1


CFD现在允许基于CAD固体模型对流体介质的自动建模。用户只需通过内嵌的对话框简单指定流体介质边界的表面;在执行CFD分析时,ALGOR软件可以自动创立新的部件。这使得流体流动系统的建模更加容易快捷。上图显示的为一个通过SolidWorks建模的气缸的气门组件(左);然后用户在FEMPRO中指定用于建立流体介质模型的表面(中);则在CFD执行分析时新的部件会自动创建(右)。


ALGOR中,InCAD技术可以提供与大多数的CAD建模软件直接的CAD/CAE数据交换,包括Alibre Design, Autodesk Inventor, Inovate, IronCAD, KeyCreator, Mechanical Desktop, Pro/ENGINEER, Rhinoceros, Solid Edge SolidWorks软件,并可以与Alibre Design, Autodesk Inventor, Inovate, IronCAD, Pro/ENGINEER, Solid Edge, SolidWorks软件实现无缝链接与同步数据更新。







ALGOR的CFD模块:流体流动分析更加容易的图2


美国爱达荷州博伊西市Hewlett-Packard (HP) 公司的Bill King使用ALGORCFD分析软件对HP喷墨盒中墨粉的进料口进行了优化流动设计。上图中显示的为从一个STEP通用CAD格式文件直接创建的墨盒网格模型.


我怎样生成优质的网格模型?


由于流体和固体之间的相互作用,CFD分析通常都是十分复杂的。但是要知道一般在模型的表面处流体流速的改变最大,因此在这些区域进行精细的网格划分是非常重要的。为了这个目标,ALGOR V19设计了一个边界层网格工具。边界层网格工具可以在结构的表面附近自动创建一个精细的流体网格,而在结构的其它区域维持相对粗糙的网格。这种细化的网格提高了分析结构的精度,而其它相对粗糙的网格则又降低了计算所花费的时间。







ALGOR的CFD模块:流体流动分析更加容易的图3


ALGOR V19边界层网格工具用于精确地模拟流体边界周围流体流动的特征。


我是否需要进行约束的定义?


CFD分析中,大多数模型都必须包含约束用来指定流体在特别区域内的约束问题。用户的精力并不需要放在如何定义这些约束上,ALGOR软件包含了所有的约束而不必指定其它类型的约束,如压力、流速或进口/出口面积等。这很大程度上减少了用户在CFD建模和分析过程中所花费的时间。


我的计算机能处理CFD分析吗?


很大程度上,复杂的CFD模拟已经向传统的台式电脑系统发起了挑战,尤其是内存容量。一种可能的解决方式就是计算机采用64位的计算平台。ALGOR V19的所有分析功能包括CFD,以支持64位的Microsoft Windows操作系统,32-64-位的Red Hat Linux操作系统为特征。当然也有很多其它的解决方式,如购买更先进的计算机等。


工程师可以通过简单的分离将整个项目系统分割成许多单独的子项目进行分析求解。这种方式是可行的,通过分离瞬态和稳态的求解器以实现使用更少的内存进行更加快速的求解。


我可以实时观测结果吗?


在过去,一旦开始进行一个分析,工程师就必须等到所有求解结束之后才能观察分析结果。如果模型有问题,如流体流动方向设置错误,或者流体流速不正确,工程师只有在分析结束之后才能看到,然后确定错误原因并进行修正。现在用户可以实时观测分析结果,也可以在任何时候停止分析改变参数,然后重新启动分析过程。这大大减少了设计和分析过程的时间并使得CFD分析变得更为方便,有效。


当评估流体分析结果时,我可以得到哪些附加结果?


专业的流体流动分析结果数据包括粒子轨迹,流线和等值面显示,这使得流体流动结果显示更为清晰和醒目。例如,工程师可以追踪一个粒子从流体流动开始一直到结束。粒子沿着流线的轨迹将会提供一些详细的关于整个流体系统和流动方式的信息。







ALGOR的CFD模块:流体流动分析更加容易的图4


改进的流体流动结果评估包含显示流线(右下图),以及粒子轨迹(左上图)的能力,并使得整个流体流动结果的显示更为清晰醒目。


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