Nur ein gutes Netz liefert genaue und zuverlässige Ergebnisse. Autodesk Simulation CFD (früher unter dem Namen "CFdesign" bekannt) hat eine lange Tradition bei der Entwicklung von innovativen Vernetzungstechnologien. Dazu gehört die Netzverbesserung durch Randschichtnetze sowie die automatische Netzgrößenbestimmung und die automatische Verfeinerung. Mit dieser Version führen wir diese Tradition fort, indem die Netzadaption, interaktive Vernetzungsverlauf und Hochleistungsvernetzung eingeführt werden.
Netzadaption (und Netzsensitivitätsstudie)
Mithilfe der Funktion "Automatische Netzgrößenbestimmung" kann der Modellierungsprozess erheblich vereinfacht werden. Diese Funktion definiert ein Netz, das für das Modell optimiert ist und jedes Detail der Geometrie genau repräsentiert.
Eine gute Repräsentation der Geometrie ist nur eine der Anforderungen für eine genaue Lösung. Zum Beispiel kann die Strömung in einem einfachen Modell mit gleichmäßigem Netz signifikante Gradienten aufweisen. Die Ergebnisse bei einem groben Netz sind nicht sehr genau, sie können jedoch Strömungstrends aufzeigen. Anhand dieser Trends kann erkannt werden, an welchen Stellen die Elemente konzentriert werden müssen, um die Lösungsgenauigkeit zu erhöhen.
Bei der Netzadaption wird die Netzdefinition schrittweise mithilfe der Ergebnisse verbessert. Die Simulation wird mehrere Male wiederholt. Während eines Simulationsvorgangs wird das Netz mittels der Ergebnisse aus dem vorherigen Zyklus verbessert. Das Ergebnis ist ein Netz, das für die jeweilige Simulation optimiert ist. In Bereichen mit einem hohen Gradienten ist das Netz feiner und in den anderen Bereichen gröber.
Bei aktivierter Netzadaption passiert Folgendes:
- Das Basisszenario wird vollständig ausgeführt.
- Das Netz wird geändert (oft auch verfeinert), und zwar abhängig von Geschwindigkeit, Druck und Temperatur (falls entsprechende Werte verfügbar sind). Die Simulation wird vollständig ausgeführt.
- Der Vorgang wird für jeden Adaptionszyklus wiederholt.
Das Ergebnis ist ein optimal verfeinertes Netz, das genau auf die Strömungs- und Temperaturergebnisse abgestimmt ist.
Beispiel für eine Netzadaption
Um den Effekt der Netzadaption zu illustrieren, wurde die Strömung durch dieses Brauchwasserventil berechnet:
Im Ventil sind mehrere Bereiche vorhanden, die nicht eng durch Geometrie begrenzt werden. Es kann jedoch angenommen werden, dass dort eine Strömung aufgrund der Kraftimpulse des Wassers vorhanden ist. Es ist zu erkennen, dass die Strömung umläuft, beschleunigt wird und abrupt die Richtung ändert. Da die Geometrie keine große Krümmung aufweist, kann das Netz die Strömung möglicherweise nicht ausreichend erfassen.
Anfangsnetz
Im ersten Vernetzungszyklus wird mit der automatischen Netzgrößenbestimmung eine Standardnetzgröße alleinig anhand der geometrischen Krümmung definiert. Das Netz ist stromauf und stromab vom Teller grob (d. h., dort wo die geometrische Auswirkung gering ist):
Die resultierende Strömung wird aufgrund des groben Netzes zackig dargestellt. Die Strömung stromauf vom Teller ist nicht gut definiert, und der Strahl durch den kranzförmigen Halsbereich verteilt sich stromab vom Teller sofort, bevor er wieder an die Auslasswand anschlägt:
Adaptiertes Netz
Nach mehreren Adaptionszyklen ist das Netz fein genug, um diese und andere Strömungsmerkmale sehr viel genauer zu erfassen:
Die Endergebnisse sind viel aussagekräftiger und spiegeln das physikalische Verhalten der Wasserströmung durch das Ventil wider:
Die Strömungsverzweigung sowie die Rückführung stromab vom Teller sind genau definiert. Der Strahl durch den Kranz ist sehr scharf, und er behält beim Anschlagen an die Auslasswand seine Kohäsion.
Netzdefinitionsverlauf in der Designstudienleiste
Bei der Definition eines Netzes mit Autom. Netzgrößenbestimmung definieren Sie einen Prozess, den der Vernetzungsalgorithmus verwendet, um das Netz zu erstellen. Im Gegensatz zu Materialien und Randbedingungen besteht eine Netzdefinition aus einem Satz von Befehlen, die in einer bestimmten Reihenfolge ausgegeben werden. Wenn Sie die Reihenfolge dieser Befehle ändern, ändert sich auch meistens das resultierende Netz.
Durch den Zweig Netzgröße der Designstudienleiste wird jeder Schritt im Netzdefinitionsverlauf aufgelistet. Aufgelistet werden auch die Größenanpassungen und die Anwendung der Funktion Änderungen verbreiten, wenn die automatische Netzgrößenbestimmung aktiviert ist. Jeder Schritt wird als separater Zweig aufgelistet und kann geändert, deaktiviert oder aus der Netzdefinition gelöscht werden.
Alle Verlaufsschritte gemeinsam ergeben die Netzdefinition. Bei der Ausführung von bestimmten Netzdefinitionsbefehlen werden Dialogfelder aufgerufen, in denen gefragt wird, ob bestehende Anpassungseinstellungen erneut angewendet oder vorhandene Netzgrößen entfernt werden sollen. Die Antworten auf diese Fragen wirken sich auf die aktuelle Netzdefinition aus, entfernen jedoch keine älteren Schritte aus dem Verlauf. Neu zur Definition hinzugefügte Schritte können die Verteilung ändern und sogar frühere Schrittenrückgängig machen.
Größte Vorteile des Vernetzungsverlaufs:
- Vollständige Übersicht über sämtliche Schritte, die das Netz definieren. Hierdurch kann das gleiche Netz bei einem anderen Modell oder zu einem späteren Zeitpunkt auf einfache Weise neu erstellt werden.
- Sie können einen oder mehrere Schritte einer Netzdefinition rückgängig machen, indem Sie die Schritte deaktivieren oder entfernen. Hierdurch kann die Auswirkung einer Änderung leicht erkannt oder ein Fehler leicht behoben werden.
Steuerelemente für Netzverfeinerungsbereiche
Das Dialogfeld Netzverfeinerungsbereiche kann nun interaktiver bedient werden. Definieren Sie mithilfe dieser Tabelle die folgenden Verfeinerungsbereichsparameter:
- Form
- Position
- Größe
- Ausrichtung
Zusätzlich können Sie mithilfe dieser Tabelle die Parameter von vorhandenen Bereichen anzeigen und ändern.
Diese Steuerelemente ergänzen die grafischen Werkzeuge zur Definition von Verfeinerungsbereichen.
Hochleistungsvernetzung
Um die Vernetzungsleistung zu steigern, nutzt mehrere Prozessorkerne. Dadurch wird die zur Erzeugung großer Netze benötigte Zeit verkürzt, und die Hochleistungs-Computing-Hardware kann besser ausgenutzt werden.
Um die Multithread-Vernetzung zu aktivieren, müssen Sie dieses Flag im Flag-Manager aktivieren:
Das Argument n definiert die Anzahl der Kerne, die vom Vernetzungsalgorithmus verwendet werden sollen.
Anmerkungen:
- erkennt und verwendet die auf dem Computer zur Verfügung stehenden Prozessorkerne automatisch, wobei die Anzahl der maximal verwendeten Kerne durch das Flag-Argument bestimmt wird.
- Die Multithread-Vernetzung ist nur bei Modellen verfügbar, die nicht aus Pro/Engineer Mechanica gestartet wurden.
- Die Multithread-Vernetzung unterstützt nicht die Optionen "Volumensteigerungsrate" und "Grenzschicht-Übergang" im Dialogfeld Erweiterte Netzsteuerungen.
- Bei Netzen, die sowohl Tetraeder- als auch extrudierte Keilelemente enthalten, werden die Tetraederelemente mittels Mehrkern-Vernetzung und die extrudierten Elemente mittels Einzelkern-Vernetzung erzeugt. Der Übergang erfolgt automatisch und ist transparent.