51070

Работа с сеткой в Ansys Meching

Лабораторная работа

Косметология, дизайн и стилистика

Кроме того время необходимое на создание сетки часто занимает значительную часть в общем времени выполнения компьютерного инженерного расчета. Поэтому качественные и более автоматизированные инструменты построения сетки дают лучший результат. Методы построения сетки Методы построения тетраэдрической сетки: На основе поверхностной сетки Ptch conforming.

Русский

2014-02-04

1.2 MB

191 чел.

10

Лабораторная работа № 5 (2 часа)

Работа с сеткой

Цель: Исследовать способы образования сетки и возможности по изменению параметров:

- Automatic (Tet Patch Conforming)

-Tet Patch Independent

-Multizone

-Assembly Meshing (CutCell)

-Decomposition for Sweep Meshes

-Automatic (Tet & Sweep)

1 Теория

Создание сетки является неотъемлемой частью процесса компьютерного инженерного моделирования (CAE). Качество сеточной модели влияет на точность, сходимость и скорость получения решения. Кроме того, время, необходимое на создание сетки, часто занимает значительную часть в общем времени выполнения компьютерного инженерного расчета. Поэтому качественные и более автоматизированные инструменты построения сетки дают лучший результат.

Инструменты для создания сеток от компании ANSYS позволяют генерировать сеточные модели, для разных типов анализа (практически все области физики). Каждый из сеточных методов удовлетворяет специфическим требованиям той или иной области (механика деформируемых твердых тел, динамика текучих сред, электромагнетизм и др.), позволяет использовать упрощенную постановку задачи (оболочечные, двумерные и балочные модели).

  1.  Методы построения сетки
  2.  Методы построения тетраэдрической сетки:
  3.  На основе поверхностной сетки (Patch conforming).
  4.  Независимо от поверхностей (Patch independent).
  5.  CFX-Mesh.
  6.  Методы построения гексаэдрической сетки:
  7.  Обычная сетка протяжкой (Sweep).
  8.  Сетка протяжкой для оболочечных тел (Thin sweep).
  9.  Многозонная (на основе блочной сетки ICEM CFD).
  10.  С преобладанием гексаэдров.
  11.  Построение на поверхности:
  12.  Автоматическая сетка четырехугольников, либо сочетание трех- и четырехугольников, либо только треугольников.
  13.  Равномерная сетка четырехугольников, либо сочетание трех- и четырехугольников.
  14.  Одномерная сетка (балки, стержни).
  15.  Элементы управления сеткой

Глобальные:

  1.  Настройка сетки согласно физическому приложению.
  2.  Настройка подробности сетки.
  3.  Настройки призматических слоев.
  4.  Настройка сгущения на основе кривизны.
  5.  Настройка сгущения между близко расположенными поверхностями.
  6.  Настройка сглаживания сетки.
  7.  Настройка переходов/темпа роста размеров элементов.
  8.  Настройка искажения элементов.
  9.  Настройка качества.
  10.  Настройка срединных узлов элементов.
  11.  Настройка поведения недеформируемого тела.

Локальные:

  1.  Автоматическое определение контакта.
  2.  Задание размеров контакта.
  3.  Элементы управления методами построения сетки для тела.
  4.  Задание размеров элементов для тела, грани, ребра, вершины.
  5.  Сфера влияния настроек для тела, грани, ребра, вершины.
  6.  Сгущение на основе кривизны для тела, грани, ребра.
  7.  Адаптивная сетка (сгущение по результатам решения).
  8.  Управление структурированной Mapped-сеткой.
  9.  Инструменты согласования сетки на гранях циклической симметрии.

Ansys Meching – это компонент WB. Поддерживает современное поколение сеточных платформ. Позволяет создавать сетку для различных разделов физики: тело, гидродинамика, явная и неявная механика, электромагнетизм. Модуль напрямую интегрирован с другими системами WB.

Запустить Ansys Meching можно:

- в составе шаблона расчета WB;

- как отдельный компонент WB.

Сетку устанавливают для модулей:

-Mechanical;

-Electromagnetics;

-CFD;

-Explicit (явное интегрирование).

Последовательность создания сетки в Ansys Meching:

1 Из условий физики процесса осуществляется построение сетки и ее калибровка

2 Совершенствование сетки на локальных участках.

3 Предварительный просмотр сетки

4 Проверка качества построения сетки, при необходимости изменяются  параметры и возврат в п.1.

Свойства сетки:

1 Relevance -100…+100  - плотность сетки (от крупной до мелкой)

2 Relevance Center  - управление размерами конечных элементов, вкладка работает, если опция *Use Advanced Size Function = OFF:

- Coarse - грубая

- Medium - средняя

- Fine – мелкая

3 Element Size – средняя длина ребра элемента

4 Initial Size seed – генерация сетки с минимальным размером элемента:

- active Assembly – активная сборка

- full Assembly – полная сборка

- Part - часть

5 Smoothing (сглаживание) – используют для улучшения качества сетки. При этом осуществляется сдвиг узлов:

- Low - низкий

- Medium - средний

- Hidh - высокий

6 Transitionстепень изменения размера элемента

  1.  Fast - быстро
  2.  Slow – медленно

Расширенные настройки:

Доступны при *Use Advanced Size Function =ON:

1 Proximity and Curvature

2 Curvature

3 Proximity

4 Fixed

 Curvature (кривизна) – измельчение сетки в области сильного искривления ребер, устанавливается автономно или пользователем

 Proximity (близость) – между близкими элементами геометрии сетка уплотняется

Можно принять настройки или установить свои.

Настройки Curvature :

- Normal angle – максимально допустимый угол, на который допускается пролет

- Min Size – минимальный размер грани элемента, который будет создан

- Max Face Size – максимальный размер поверхности элемента

- Growth Rate – (темп роста) увеличение размера элемента для каждого следующего слоя от края (например: 1.2 – увеличение на 20%)

Настройки Proximity:

- Proximity Assuracy – размер элемента в зависимости от удаления, может принимать значения от 0 до 1 (0-быстро, 1 – более точно), по умолчанию =0,5

- Num Cells Across Gap – количество промежуточных слоев

Продвинутые настройки (Advanced)

1 Shape Checking (проверка формы):

- Standart Mechanical – определение НДС линейной системы, модальный и термический анализ

- Agressive Mechanical – большие деформации и нелинейные системы

- CFD; Electromagnetic

- Explicit – явный

- None – не явный

2 Element Midside Nodes – добавление среднего узла

- Program Controlled – по умолчанию

- Dropped – без узла

- Kept – с узлом

3 Straight Sided Elementsсоприкасающиеся элементы (No/Yes)

4 Number of Retries – если обнаружится плохое качество сетки, то будет создана более мелкая сетка

5 Mech Morphing -  если опция вкл., то можно создавать новую сетку

- Disabled – откл. – не перестраивается

- Inabled – вкл. – старая сетка (для экономии времени)

При этом геометрия должна оставаться постоянной.

Местные средства управления сеткой

Могут применяться к любому типу геометрии. Доступны, если в дереве выделено Mesh.

Method Control – контроль формы элементов при генерации сетки

Sizing Control – контроль размеров

Contact Sizing Control – плотность сетки в контактной области

Mapped Face Meshing – упорядоченность сетки по разметке

Match Control – сетка на сочетающихся поверхностях

Infalation Control – контроль пограничного слоя

Pinch Control – контроль за повышением

Методы создания сетки 3D геометрических объектов

Method Control – позволяет контролировать форму элементов при генерации сетки

-Automatic – по умолчанию генерируются тетраэдры

-Tetrahedrons – тетраэдры

Algoritm: Ratch Conforming – КЭ модель соответствует геометрии;

Algoritm: Ratch Independet Meching – КЭ модель может не совпадать с геометрией. Если граничные условия приложены к поверхности, то совпадает.

-Hex Dominant – преимущественно гексаэдры – создается неупорядоченная гексагональная сетка. Опцию используют, если не доступна функция Swept, применяют для объемных тел и не применяют для сложных форм и тонких тел.

Free Face Mech Type – определяет типы сетки, которые могут быть использованы.

-Sweep(протягивание)

Sweep-mesh (Hex and possible wedle) elements – элементы протянутой сетки (гексагональной или клин)

Type: Number of Division количество элементов в сетке

Sweep Bias Type: смещение интервала по направлению выдавливания; No bias – без смещения

Src/Trg Selection – выбор вручную начальной и конечной плоскости для выдавливания сетки КЭ:

 Manual Sourse – вручную начальной плоскости;

 Manual Sourse and Target – вручную начальной и конечной плоскости;

 Automatic Thin – 1 элемент через тонкостенную модель;

 Manual Thin – элементы тело и листовое тело

-MultiZone – генератор сетки автоматически выбирает зоны, в которых можно создать сетку выдавливанием. Где это невозможно, заполняет тетра-сеткой.

Mapped Mesh Type – управление типом сетки:

 Hexa - гексагональная

 Prism - призматическая

 Hexa/Prizm

Free Mesh Type – данная опция позволяет тетра-сетке заполнить пространство:

 Not Allowed – не позволять

 Tetra

 Hexa Dominant

 Hexa Core – ядро гексагональное

Использование Virtual Topology

Применяют, если необходимо:

- объединить вместе много маленьких (соединенных) поверхностей/краев

- упростить маленькие функции в модели

- упростить абстракцию загрузки для механического анализа

- создать граничные разделения для лучшего управления поверхностного управления сеткой

При этом:

-виртуальные ячейки изменяют топологию

-исходная Модель CAD остается неизменной

- новая фасетная геометрия создается с виртуальной топологией

Функция Preview (Предварительный просмотр)позволяет:

- Генерирует поверхность

- Позволяет поверхности или качеству сетки быть проверенной перед генерацией сетки

- Не доступны при использовании методы MultiZone или CutCell

2 Порядок выполнения работы

1 Исследование способов образования сетки

  1.  Запустить Workbench, модуль Mesh
  2.  Загрузить геометрию,  файл “component.stp

  1.  Установить метрическую систему координат

Загруженный файл состоит из детали, являющейся компонентом в системе вентиляции. Поток входит через верхний канал, проходит через камеру и выходит через более низкий канал. В детали имеется  несколько маленьких круговых вентилей, которые  отпечатываются на передней стороне камеры.

Здесь могут быть применены почти все методы образования сетки, выбор того или иного метода зависит от скорости, характеристик памяти машины, требований к искажению сетки и ограничениям, определенным расчетом.

1.4 Установить глобальные настройки сетки.

Выбрать в дереве Mesh, и в окне детализации установить:

- вид анализа  - гидродинамический Physics Preference: CFD;

- вид расчетажидкость Solver Preference: FLUENT;

Уточненные параметры:

- размер ячейки сетки – средний Relevance Center: Medium;

- оптимальная форма - Use Advanced Size Function: On: Curvature

Статистика Statistics:

- Mesh Metric: Orthogonal Quality.

1.5 Назначить выборки

Выбрать кнопку фильтра выбора поверхности, выбрать верхнюю грань, ПКМ > Create Named Selection

В диалоговом окне ввести имя “inlet” (входное отверстие).

Аналогичным образом назначить нижнее отверстие как выходное “outlet”. Все назначенные выборки будут отражены в дереве проекта.

1.6 Использование Автоматического метода Automatic Method

Выбрать в окне детализации Inflation и установить параметры:

-  метод управляется программой Use automatic Inflation: Program Controlled.

-  опция проработкина полную толщину Inflation option: Total Thickness.

- количество слоев  Number of Layers 4.

- максимальная толщина  Maximum Thickness 0.003m.

Генерация сетки будет происходить на всех слоях, кроме указанных в выборках.

Сгенерировать сетку.

Просмотрите полученный результат. Кнопка Isometric View позволит просмотреть объемное изображение элементов сетки.

Создать плоскость раздела вдоль оси Z Section Plane. Просмотреть внутреннюю часть сетки.

Проанализировать полученный результат.

1.7 Ручной выбор метода создания сетки

Щелкнуть на объекте и выбрать ПКМ>Clear Generated Data.

Нажать кнопку фильтра выбора тела, выбрать тело в графическом окне, затем ПКМ> select Insert > Method. В дереве построений выбрать Automatic Method, и в окне детализации просмотреть параметры. В этом же окне можно поменять вид метода построения сетки.

Проанализировать влияние параметров Patch на вид итоговой сетки. Сгенерировать сетку.

Просмотрите сетку. Включите плоскость раздела  и просмотрите сетку.

 

2 Метод построения сетки MultiZone

2.1 Выбрать в дереве построений объект сетки и изменить опции в окне детализации:

установить the Method – MultiZone;

- тип сетки - Free Mesh Type – Tetra.

 Сгенерировать сетку.

Просмотреть сетку. Включить плоскость раздела. Проанализировать результаты.

 

Метод автоматически создает где возможно стуктурированные шестнадцатеричные ячейки, в остальных местах четырехгранники.

3 Метод построения сетки CutCell

Активировать Assembly Meshing. Он не вставляется как метод, активация происходит в окне детализации сетки. В дереве построений выбрать MultiZone >ПКМ> Suppress. Эта функция деактивирует метод, но сохраняет его настройки, которые можно использовать в дальнейшем.

В дереве построений выбрать Mesh, в окне детализации установить Method – CutCell.

Определить материал модели, для этого в дереве проекта выбрать объект геометрии и в окне детализации указать материал Material:  выбрать Fluid/Solid - Fluid.

Сгенерировать сетку.

Функция Assembly/CutCell производит декартовую сетку, которая отражается на геометрии. Здесь не наблюдается искажения объектов. Метод применяется в случае, когда допускается упрощение геометрии.

Включить плоскость раздела и проанализировать сетку.

Выключите плоскость раздела.  Удалить сетку. Подготовить объект для дальнейшего анализа

4 Способ создания сетки Sweep

Метод позволяет создать достаточно быстро высококачественную точную сетку. Для генерации сетки необходимо наличие переключаемых тел. Анализ геометрии выполняется в Design Modeler.

Запустить Design Modeler щелкнув дважды по Geometry. Окно сетки оставить открытым.

Установить в Design Modeler единицы измерения СИ.

Для анализа геометрии необходимо разделить деталь на составляющие части.

4.1 Сгененировать геометрию Generate.

Выделить часть. В окне детализации установить тип части Slice Type - Slice by Edge Loop.

Активировать Edges и выбрать 2 края как показано на рисунке.

Активировать выбор Apply и генерировать Generate.

Выбрать геометрию (все 3 тела)>ПКМ> Form New Part. В дереве построений отразится 1 часть и 3 тела 1 Part, 3 Bodies.

Закрыть Design Modeler.

4.2 Установка метода Sweep

В дереве построений  щелкнуть по Geometry, затем Refresh Geometry, чтобы зафиксировать сделанные изменения.

Настройки метода  можно сделать  вручную, или установить выбор метода – автоматический. Так как сетка деактивирована, то принять значение по умолчанию (Automatic Method).

Используемые до сих пор настройки, несовместимы с методом Sweep , поэтому необходимо создать локальное управление инфляцией.

Выбрать 2 поверхности>ПКМ>  Inflation from.

 Meshing Application обработает поверхности совпадающие с границей выбранных поверхностей.

В окне детализации активировать Boundary, выбрать 2 границы и применить Apply. Установить:

- Inflation Option: Total Thickness.

- число слоев Number of Layers: 4.

- толщина слоя Maximum Thickness 0.003m.

 Сгенерировать сетку.

Включить плоскость раздела и проанализировать сетку.

5 Повторно присвойте Named Selections

Выделить в дереве проекта выборку, указать поверхность геометрии и нажать Apply. Сохранить проект.

6 Создать отчет. Ответить на вопросы.

3 Вопросы к защите лабораторной работы

  1.  Методы построения сетки
  2.  Этапы создания сетки в Ansys Meching
  3.  Запуск Ansys Meching
  4.  Для каких расчетных модулей устанавливается сетка?
  5.  Элементы управления сеткой
  6.  Свойства сетки
  7.  Настройки Curvature
  8.  Продвинутые настройки (Advanced)
  9.  Местные средства управления сеткой
  10.  Методы создания сетки 3D геометрических объектов
  11.  Особенности метода Automatic
  12.  Особенности метода Sweep
  13.  Создание сетки при жидкостном моделировании
  14.  Использование Virtual Topology
  15.  Проверка качества сетки

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61535. Система счисления 14.57 KB
  Система счисления Система счисления символический метод записи чисел представление чисел с помощью письменных знаков. Вес разряда число равное основанию системы счисления в степени номера разряда.
61536. Виды алгоритмов 14.83 KB
  Цель: закрепить знания учащихся о записи алгоритма и работы с ним. Задачи: Напомнить учащимся как выглядит алгоритм на письме Закрепить навыки работы с программой Word Организационный момент.
61537. Жизнь древних славян 21.73 KB
  Педагогические задачи: Образовательная: формировать представление о жизни древних славян. Конечный результат: расширятся знания о жизни древних славян об их быте и культуре.
61538. Способы получения информации 20.44 KB
  Цели: Научить учащихся выделять ситуации в которых встречаются действия с информацией; различать основные способы получения информации человеком.
61541. Сложение и вычитание в пределах 100 698.18 KB
  Закрепление изученного материала Дидактическая цель Закреплять вычислительные навыки сложения и вычитания в пределах 100 Задачи Совершенствовать умения решать задачи. Развивать вычислительные навыки, умение рассуждать
61542. Свойства диагоналей прямоугольника 314.11 KB
  Разрежьте прямоугольник по диагонали. Теперь возьмите зеленый прямоугольник и проведите диагональ из верхнего левого угла в нижний правый и разрежьте его по диагонали. Какой можно сделать вывод диагонали равны Возьмите синий прямоугольник.
61543. Трёхзначные числа 20.35 KB
  Итак прежде чем приступим давайте проверим все ли готовы к уроку. А теперь давайте настроимся на работу с небольшой зарядкой. Молодцы Перед тем как мы приступим хочу сказать что я подготовила для вас одно очень интересное задание...