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2021 - 01 - 20
作者:李桂花 上海安世亚太结构应用工程师本文共计1199字,阅读时间预计4分钟编者按ICT技术已经是现代电子企业常用的测试技术,本文中作者使用ANSYS Sherlock软件进行ICT测试,评估由于过应力导致的风险组件,并根据结果提出改进措施。随着微电子技术和电子组装技术的发展,PCBA(Printed Circuit Board Assembly,印刷电路板组件)布局和组装呈现出复杂化...
2021 - 01 - 13
作者:高征宇 上海安世亚太流体应用工程师本文共计1435字,阅读时间预计5分钟编者按作者由浅入深,通过《数码宝贝》引申出数字孪生的发展历程与生活中的实际运用,分析了数字孪生运用中的重点及难点,最后通过案例展示了数字孪生的使用方式。或许大家有发现数字孪生的概念正慢慢地变得火热起来。不仅变成了众多行业、企业,各种大中小型研讨会追捧的话题,也成为了大家茶余饭后的谈资。数字孪生可以说1970年Apollo...
2021 - 01 - 07
作者:李超峰 上海安世亚太流体应用工程师文章发布:上海安世亚太官方订阅号(搜索:PeraShanghai)联系我们:021-58403100本文共计1371字,阅读时间预计4分钟编者按作者通过一个优化模具通道的案例进行分析和讲解,拆分了该案例的优化步骤,让我们清楚地了解到ANSYS POLYFLOW在挤出工艺中的重要作用。背景挤出成型是聚合物、玻璃及食品加工连续性生产工艺的重要方法。由于聚合物在拉...
2020 - 12 - 16
作者:刘琼  上海安世亚太光学应用工程师文章首发:上海安世亚太官方订阅号(搜索:PeraShanghai)联系我们:021-58403100本文共计1609字,阅读时间预计5分钟编者按《赛博朋克 2077》作为最近大热的一款游戏,因其高还原度场景、酷炫的光影效果和未来感而令无数玩家心驰神往。那么这款游戏到底为什么比其他3D游戏画面更逼真呢?作者在文中对其进行了分析,让你更懂《赛博朋克 2...
2020 - 12 - 09
编译:吴华春 上海安世亚太结构应用工程师本文共计1816字,阅读时间预计6分钟编者按本篇内容原文来自LSTC公司,作者阐述了如何使用LS-PREPOST在LS-DYNA关键字模型中查找并移除交叉边缘和初始穿透。什么是穿透?交叉边缘/ Crossed edges单元的边缘穿过另一个shell单元中间表面,或表面穿过solid单元,在LS-DYNA中不是经典意义上的穿透。但是,在LS-DYN...
2020 - 11 - 25
作者:王晨希  上海安世亚太高频电磁高级技术专家本文共计2216字,阅读时间预计7分钟编者按作者分析了美国空军一号抵御核爆的秘密,包括如何抵御冲击波、核辐射以及电磁脉冲。在抵御电磁脉冲上,美国空军一号用了三层保护机制,可见对飞机这种精密电子飞行器杀伤力更大的当属电磁脉冲。大名鼎鼎的美国空军一号,美国总统的专属座机,被誉为世界上最安全的飞机。这架不同于任何传统客机的总统专机,拥有世界上最顶...

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Fluent Meshing多面体网格测评
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Fluent Meshing多面体网格测评

介绍

网格是大部分ANSYS软件求解的基础,一套好的网格不仅需要较高的网格质量,同时也需要注意网格数量。对于CFD工程师来说,基本上一半以上的时间都花费在处理网格上。因此合理的选择网格工具可以极大提升工程师的工作效率以及计算机的计算效率。

Fluent Meshing多面体网格测评

从R18.0开始,ANSYS CFD产品的打包方式发生了很大改变,ANSYS CFD中的网格目前包含了多种网格工件,包括ICEM CFD,ANSYS Meshing, Fluent Meshing以及TruboGrid等。这些软件中,除了TruboGrid是旋转机械专用网格工具之外,其余三款软件都是通用网格工具。


从我个人的理解来看,目前情况下,ICEM-CFD被定位为ANSYS流体软件系统中的结构化网格专用工具,ANSYS Meshing作为一般几何的网格前处理工具,而Fluent Meshing则被推荐用于复杂几何以及网格数较多的情况下。ANSYS后续网格工具发展的重点也是Fluent Meshing。三种网格工具大概的试用场景如下:


Fluent Meshing多面体网格测评


ANSYS Meshing以及ICEM-CFD。相信ANSYS meshing和ICEM-CFD大家都比较熟悉,今天主要为大家带来的是Fluent Meshing相关内容的介绍。


Fluent Meshing是为Fluent软件自带的高级非结构化网格划分工具。可以在单独使用也可以在workbench平台中打开,并可以通过脚本编写实现批量运行。


ANSYS Fluent Meshing支持多种CAD与网格输入格式。能单独的增加/修改几何实体,综合诊断工具可以自动检查、修复以及改进表面,可以查找间隙、自由边以及角度较差的区别,可以极大的减少甚至移除对上游CAD工具的需求。多样体的体网格生产方式可以有效的控制网格尺寸与网格质量,极大的简化前处理工作。


在最新版的ANSYS 2019 R1中,就网格前处理以及求解的流场,ANSYS又做了进一步的优化。实现了一界面完成从几何到网格再到求解的流程。

Fluent Meshing多面体网格测评


除此之外,ANSYS Fluent Meshing的多面体网格功能,还可以进一步减小网格数量,提高求解精度。


本文将以汽车外流场计算为例,对比ANSYS Meshing的四面体网格,ANSYS Fluent Meshing多面体网格以及ANSYS Fluent Meshing的马赛克(Mosaic)网格。


一、几何处理

 

Fluent Meshing多面体网格测评

在SCDM中,封闭汽车模型的外流场域。并对车体简化。进行完几何前处理之后,对整个区域的网格进行命名。


二、网格划分


在SCDM中,点击2019 R1可以进入workbench界面,进行后续的处理,点击Fluent 2019 R1可以进行Fluent Meshing界面中,进行后续的处理。


1)  ANSYS Meshing网格划分

Fluent Meshing多面体网格测评

最大网格尺寸设置为200mm,对车体区域进行加密,网格尺寸设置为40mm,对车体表面生成边界层网格,最终网格数量34,490,699,考察网格扭曲度:最大skewness=0.978。


2)  Fluent Meshing网格划分


Fluent Meshing多面体网格测评


在SCDM中选择Fluent 2019 R1,选择其中的水密体(Watertight)工作流程。跳转到Fluent Meshing中。


Fluent Meshing多面体网格测评


目前Fluent Meshing的workflow主要适用于watertight的结构。watertight的结构主要是指几何体相对封闭,不需要做过多几何前处理或已经在SCDM中做好前处理的几何。


之前各版本的Fluent Meshing在操作性上存在较多的不便利,但是workflow的开发使得Fluent Meshing得到了极大的提升。用户可以根据workflow逐步进行操作,从而得到网格。


Fluent Meshing多面体网格测评


Ø  Add Local Sizing:

可以根据具体的情况对某些位置局部加密。方式有Body size;Face Size;BOI等。


对于本案例,我们主要是针对车体部分进行BOI的网格加密,加密尺寸和ANSYS Meshing一样选择40mm。


Ø  Create Surface Mesh:

在此命令中可以设置全局网格尺寸,并生成面网格。生成面网格需要输入最小网格尺寸、最大网格尺寸、增长率以及相应加密的Size Function。


对于本案例,最小尺寸设置为1,最大尺寸设置为200,Size Function选择曲率加密以及间隙加密。


设置完相关参数之前,则可以快速得到面网格。在TUI命令栏可以得到面网格的质量。一般情况下面网格的质量不得低于0.85。若面网格的质量低于0.85,则需要Improve网格质量。


Ø  Describe Geometry:

Watertight的Workflow中支持三种类型的几何体导入。


1)单独的结构域。对于这种类型的几何,Fluent Meshing需要找到进出口边界进行封闭并抽取流体域;2)单独的流体域。对于这类几何,Fluent Meshing直接进行后续体网格的划分;3)既有流体域也有结构域,Fluent Meshing对两个域进行划分。


Ø  Update Boundaries:

在此命令中对case的边界条件进行区分,并选择相关的边界条件类型。


Ø  Update Regions:

在此命令中对case的流体域进行区分,并选择相关的流体域的类型。


Ø  Create Volume Mesh:

在此命令中,基于之前生产的面网格,进行相关体网格设置。可以选择生成网格的类型,网格的增长率以及相关边界层网格的设置。


为了对比不同网格类型的计算方式,文中分别采用多面体网格以及六面体核心的多面体网格进行了体网格划分。

Fluent Meshing多面体网格测评

     多面体网格                六面体核心多面体网格

对比三种网格,我们可以得到:

Fluent Meshing多面体网格测评

三种网格中,ANSYS Meshing划分的四面体网格数量最多,但质量最差;而Fluent Meshing划分的两种网格中,纯多面体网格的网格数要少于六面体核心的多面体网格,质量的话,而且差不多,扭曲度均小于0.9。

三、求解


在Fluent Meshing或ANSYS Meshing中完成网格划分后,将网格导入到Fluent中进行计算。若采用Fluent Meshing作为网格划分工具,则可以直接在界面中选择Switch to Solution。


Fluent中的求解采用coupled的耦合方式,勾选伪瞬态算法。车速设置为40km/h,采用半车模型,对称边界条件。


为了保证计算时间的可比性,将收敛参数提高两个数量级,迭代步数选择为1000步。

版本:2019 R1;

并行:4核

计算时间对比:

Fluent Meshing多面体网格测评


四、后处理


Ø  对称面速度分布云图

 Fluent Meshing多面体网格测评

四面体网格计算结果

Fluent Meshing多面体网格测评

多面体网格计算结果

Fluent Meshing多面体网格测评

六面体核心多面体网格计算结果


Ø  车身表面压力分布云图

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四面体网格计算结果

Fluent Meshing多面体网格测评

多面体网格计算结果

Fluent Meshing多面体网格测评

六面体核心多面体网格计算结果


五、结论


从计算结果对比来看,三种类型的网格没有明显差别。只是在车后部尾翼下的部分,四面体网格的计算结果和多面体网格的计算结果略有差别,而两种多面体网格的结果则保持一致。车身表面的压力分布基本一致。


从网格数量以及计算时间上来看,四面体网格的网格数量大约是多面体网格网格数量的三倍以上,计算时间也大约为三倍左右。


因此,可以看出,多面体网格在网格数量以及网格质量上拥有较大的优势。尤其是在新版的Fluent中,Fluent Meshing的工作流得到了极大的简化,在操作使用方面,也得到了极大的提升。


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2021 - 01 - 20
作者:李桂花 上海安世亚太结构应用工程师本文共计1199字,阅读时间预计4分钟编者按ICT技术已经是现代电子企业常用的测试技术,本文中作者使用ANSYS Sherlock软件进行ICT测试,评估由于过应力导致的风险组件,并根据结果提出改进措施。随着微电子技术和电子组装技术的发展,PCBA(Printed Circuit Board Assembly,印刷电路板组件)布局和组装呈现出复杂化的趋势。PCB中的器件尺寸微型化、引脚间距紧凑化都使得 PCBA在极大程度上增大了产品失效的可能性。ICT技术ICT( In-Circuit Test),即在线测试技术,作为电子产品印制板组装加工中的重要测试手段,已为大多数现代化电子企业所采用。它使用一系列测试探针和测试夹具,在一个电路板的一面或两面来测试制造过程中的电气连接。每个测试探针施加一个力在一个特定的电路板位置,称为测试点,由设计确定。在测试过程中,所有这些测试点力的联合作用使电路板产生弯曲,如果应力值足够高,焊点可能会失效,PCB板上的元件也将产生超过允许范围的应力。图1  ICT测试仪图2 电路板常见的失效模式:陶瓷电容器的弯曲开裂、垫坑为了提前避免失误和发现问题,在生产过程中需要对ICT步骤进行应力应变测量并监控,以确定产品应力应变处于允许范围内。如果测量值超过了电路板允许的应力应变水平的最大值,将对电路板进行重新布局设计或者调整夹具设计,或者按要求改变流程,使得应力应变数值回到允许范围之内。ANSYS SherlockANSYS Sherlock软件是目前唯一一款基于可靠性物理的电子设计软件,能够在早期设计阶段为电子硬件的元器件、板件和系统级提供快速准确的寿命预测,其提供的ICT分析模块基于有限元算法可以快速对测试点和夹具施加的机械应力进行建模,并根据预测的电路板部件的应力对其进行打分,列出测...
2021 - 01 - 13
作者:高征宇 上海安世亚太流体应用工程师本文共计1435字,阅读时间预计5分钟编者按作者由浅入深,通过《数码宝贝》引申出数字孪生的发展历程与生活中的实际运用,分析了数字孪生运用中的重点及难点,最后通过案例展示了数字孪生的使用方式。或许大家有发现数字孪生的概念正慢慢地变得火热起来。不仅变成了众多行业、企业,各种大中小型研讨会追捧的话题,也成为了大家茶余饭后的谈资。数字孪生可以说1970年Apollo 13事故中拯救了三位宇航员的模拟器是第一个数字孪生的应用。而概念上的起源是2002年Michael Grieves在密西根大学做演讲时在PLM概念模型中首次提出的现实与虚拟空间的概念,之后在其著作中被称之为镜像空间模型(Mirror Space Model),演化至今成为了数字孪生(Digital Twin)。数字孪生是一种超越现实的概念,如今可以被视为一个或多个重要且彼此依赖的装备系统间的数字映射系统。数字孪生是某个特定实体产品/系统的数字表示,能够更深入地洞察该产品的状态、性能和行为;能够实现系统设计、优化、预见性维护、优化工业产品管理。这种方式充分利用了物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成为一个多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。举个简单点的例子:不知道大家还是否记得《数码宝贝(Digital Monster)》 ,数码暴龙机与数码暴龙的结合就是比较典型的数字孪生早教片了。▲暴龙实体▲暴龙数字体这个听起来可能是养成 + 战斗类游戏,而反应在工业上严谨度会更高。类似的是:你有关心的重要设备(Monster)、各种不同的工况、不同的环境以及他们之间的影响(Buff),我们通过监控虚拟设备的运行情况,结合实际工况/数据的实时采集(HP/MP),能及时预测、发现并解决问题,使得系统良好运转(Fi...
2021 - 01 - 07
作者:李超峰 上海安世亚太流体应用工程师文章发布:上海安世亚太官方订阅号(搜索:PeraShanghai)联系我们:021-58403100本文共计1371字,阅读时间预计4分钟编者按作者通过一个优化模具通道的案例进行分析和讲解,拆分了该案例的优化步骤,让我们清楚地了解到ANSYS POLYFLOW在挤出工艺中的重要作用。背景挤出成型是聚合物、玻璃及食品加工连续性生产工艺的重要方法。由于聚合物在拉伸和挤压过程中表现出复杂的粘弹性行为,因此熔体在模具中和自由端的流动行为非常复杂。目前主要采用实验方法和数学解析的方法来进行研究,前者由于需要反复模具试制、多次试模才能得到合格的产品,且一类经验在其他类型产品中复制性差,造成生成时间周期长,难以满足激烈的市场竞争需求;对于数学解析的方法,随着流变学的发展和计算机技术提高,使这种方法越来越成熟,ANSYS POLYFLOW经过多年的发展,目前已包括丰富的求解功能:可以求解的网格类型多包括三角形、四边形、四面体、六面体等,网格变形工具包括网格叠加技术、网格自适应、网格重构,适应求解网格大变形问题;对于前处理软件有很好的接口可以读入ANSYS meshing、ICEM、GAMBIT网格工具生成的网格;丰富的求解模型包括牛顿流体、广义牛顿流体、粘弹性流体等多种流变模型。因此,POLYFLOW特别适合应用于聚合物成型加工、玻璃工业及食品行业中的材料流动模拟。在塑料产品加工行业应用包括挤出成型、吹塑成型、拉丝、涂覆工艺的流动、传热问题。POLYFLOW在挤出成型中的优化应用在挤出成型中,挤出产品的形状是挤出口模设计的一个重要目标,而挤出胀大现象给具有形状和尺寸要求的模具设计带来了一定难度。另外,熔体流出口模截面速度的差异,同样会造成产品内应力增大,造成产品变形严重。对此,我们可以通过优化模具内部通道,改善出口截面流速的差异,...
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