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啮合101 - CAE啮合的基础知识

经过Evan Yares.|2013年2月13日

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用于FEA和CFD的啮合很简单:刚刚开始与您的CAD模型开始,将其分成一堆小块,您都设置了。当然,您不介意完全伪造的分析结果。

更公平地说,网格的一般概念是简单的,但创建网格的实际实践需要相当多的知识和经验,以提供良好的分析结果。这不是你可以从阅读一篇简短的杂志文章或观看网络研讨会中学到的。您可以从一篇文章中学到足够的基本术语和概念,因此您至少能够理解什么是网格。

啮合的第一步是CAD几何的理想化。在大多数情况下,这涉及简化模型,从而消除与您的分析无关的细节,或者可能对结果产生边际影响。它还涉及清洁或愈合CAD模型中的任何缺陷。

过于复杂或有缺陷必须修复的脏的cad模型,长期以来一直是使用CAE软件的最大障碍之一,尤其是在设计过程的早期,在这个阶段它可以发挥最大的作用。以前经常听到传闻称,典型的CAE模拟中80%的时间都花在了准备和修复模拟模型上。工具已经变得更好了,但准备模拟模型的时间仍然是高度可变的。

一旦仿真模型准备就绪,下一步就是使用它来创建网格。在FEA的情况下,网格嵌入在模拟模型的主体内并安装在一起。在CFD的情况下,网格在由模拟模型的主体定义的流域内创建。

创建仿真模型和网格的实际机制将取决于您是使用cad集成CAE软件,还是使用集成网格划分的独立CAE软件,还是使用专业网格划分程序。有了cad集成的CAE,可能会有很多自动化操作,只有少数几个选项。使用独立的CAE或专业的网格划分程序,您的自动化程度会降低,但控制能力会大大提高。

无论使用的工具都是由一个或多种类型的几何元素组成的网状物,无论使用的工具都是一个或多种类型的几何元素,无论使用的工具的最终结果。

elements2_opt

类型的元素
网格元素可以是1D(行)或2D(三角形或四边形),但大多数时间,在3D CAD数据开始时,元素将是四面体(Tets;三边金字塔),六边形(六边形)砖),Polyhedra(带有任何侧面),棱镜或金字塔(有5个边。)

如果一个网格是由六边形构成的,那么它可以被结构化(所有元素都以规则的可寻址模式连接)。由不以规则模式连接的六边形或三角形或多面体组成的网格是无结构的。混合网格是可能的,它结合了结构化和非结构化元素。

从历史上看,六边形比四边形更精确,但是创建基于四边形的网格比创建基于六边形的网格更容易。但是,在这一点上,它似乎只是一个泛化。单元类型的选择通常取决于网格划分软件的功能和分析代码的要求

制作一个很好的网格
没有银弹,可以向你保证良好的网格。只有一些指导方针。

了解物理:一个好的网格必须解决要研究的物理。它不需要在CAD模型中包含任何与物理无关的细节。网格划分软件不知道物理原理;这取决于你是否知道。

事情是可以改变的:即使你花了很多时间准备模拟模型,优化网格大小,并使用他们的网格软件的验证工具,这并不意味着网格适合你试图模拟的物理问题。

例如,考虑您对翼型有良好的滤网,并且精确地捕获流量和力。如果将0到45°的攻击角度更改为45°,那么您很可能是您网格并不是很好。

当您更改边界条件,加载或分析类型时,良好的网格可能会成为一个坏网格。一个好的网格被调整到你的问题的需要。

六边形并不总是比四边形好:人们普遍认为六边形网格比四边形网格好。但现在不总是这样了。

历史上,人们更喜欢十六进制网格,因为曾经有一段时间,大多数CFD代码只能使用结构化网格(或者他们的非结构化网格支持还不成熟)。此外,十六进制网格使用更少的元素,因此节省内存和CPU时间。

求解器更好。对于大多数工程问题,十六进制和TET网格之间的精度差异并不重要。使用HEX网格获得的资源中的任何节省都会被保存在创建TET网格时偏移。

当然,对于某些应用,十六进制网格有优势(例如,它们可以与流动方向对齐)。在一些情况下,标准的做法是使用混合网格,使用结构六边形和tet边界层。但是也有很多应用程序使用tet也很好。

cae-plane

自动啮合软件可以做得很好:先进的啮合工具提供了高水平的控制,并可以非常强大-在正确的手。

如果您是一个缺乏经验的或普通的用户,您可能会通过自动网格化软件(假设它是优质的自动网格化软件)来获得更好的结果,而不是尝试在高级啮合程序上与所有控件进行小心。当然,如果您是一个权力用户,您可能会想要使用高级啮合工具,挤压您可以脱离模拟的每一点准确性。

良好的网格不需要大:只是因为你有一个大电脑,或群集,并不意味着你应该用大规模的大元素计数制作网格。您需要将网格与您正在模拟的系统的物理匹配。它只需要足够好的分辨率,以便为您的项目要求提供准确的结果。

许多模型都具有对称性。在这些情况下,你通常可以使用完整的3D CAD模型的½或¼,并获得更快和更好的结果。如果问题是轴对称的,那么使用2D模拟可以比使用3D得到更准确的结果。

获取帮助:CAE模拟的经济回报可以非常高。值得花钱培训。


了下:设计世界文章,FEA软件,模拟,软件


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