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Mithilfe des Zweigs Geometrie können folgende drei Hauptfunktionen ausgeführt werden:
- Einstellen der Analyse-Längeneinheiten
- Festlegen des Koordinatensystems für 2D-Modelle
- Zugriff auf die Geometriewerkzeuge
Die an einem Design vorgenommenen Geometrieeinstellungen gelten für alle Szenarios in einem Design.
Um die Einheiten für das Design einzustellen, wählen Sie Längeneinheiten.
- Die Standardeinheit ist Meter, es sei denn, sie wurde im Dialogfeld "Benutzereinstellungen" geändert oder der Start erfolgt in der CAD-Anwendung.
- Für Geometrien der meisten CAD-Systeme werden beim Ändern des Einheitensystems auch die Modellbemaßungen entsprechend der neuen Einheiten geändert. Wenn ein Objekt beispielsweise 1 Meter lang ist und die Einheiten auf mm geändert werden, wird die Länge als 1000 mm angegeben. (Gleiche physische Größe, anderer Längenwert).
- Bei Modellen aus Pro/Engineer wird bei einer Änderung des Einheitensystems nur die für die Analyse verwendete Längeneinheit geändert. Die Bemaßungen im Modell bleiben unverändert erhalten.
- Wenn einer Designstudie ein neues Design hinzugefügt wird, wird dessen Längeneinheit automatisch auf die Einheit gesetzt, die die anderen Designs in der Designstudie haben.
- Wird die Längeneinheit eines einzelnen Designs geändert, wird auch bei allen anderen Designs die Längeneinheit entsprechend geändert.
- Die Längeneinheit kann nicht mehr geändert werden, wenn ein Szenario eines Designs in der Studie ausgeführt wurde.
Festlegen des Koordinatensystems für 2D-Modelle
- Wählen Sie aus dem Kontextmenü die Option Koordinatensystem.
- Wählen Sie Kartesisch, Axialsymmetrisch zur x-Achse oder Axialsymmetrisch zur y-Achse.
Geometriewerkzeuge
Mit den Geometriewerkzeugen können Sie Geometrie auf der Autodesk® CFD-Benutzeroberfläche erstellen und ändern. Mit den Werkzeugen "Kantenverschmelzung" und "Entfernen kleiner Objekte" können Sie die Komplexität bestimmter geometrischer Features reduzieren und somit die Analysegeschwindigkeit erhöhen. Die Werkzeuge "Hohlraumfüllung" und "Erstellen eines externen Volumens" ermöglichen Ihnen, in der Designstudie Strömungsgeometrie zu erstellen, und zwar unabhängig von der ursprünglichen CAD-Geometrie.
Klicken Sie zum Zugriff auf die Geometriewerkzeuge auf Konfiguration > Konfigurationstasks > Geometriewerkzeuge. Alternativ klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Zweig Geometrie auf der Designstudienleiste, und klicken Sie auf Bearbeiten....
Mit der "Kantenverschmelzung" werden Kanten vereint, die an einem gemeinsamen Eckpunkt in einem Winkel aufeinandertreffen.
Mit der Kantenverschmelzung werden Kanten vereint, die an einem gemeinsamen Eckpunkt in einem Winkel aufeinandertreffen, der unterhalb einer definierten Toleranz liegt. Mit diesem Werkzeug wird die Anzahl von Kanten (besonders von kleinen Kanten) reduziert, was zu einer geringeren Gesamtdichte des Netzes führt und die Analyse beschleunigt.
Der Wendepunkt wird durch den eingeschlossenen Winkel bestimmt, für den im Dialogfeld "Kantenverschmelzung" ein Höchstwert von 15 Grad definiert ist.
Über die Kantenverschmelzung
Die Kantenverschmelzung bleibt wirkungslos, wenn an einem Eckpunkt mehr als zwei Kanten zusammentreffen (siehe Abbildung links). Ebenfalls werden keine Kanten verschmolzen, die in einem eingeschlossenen Winkel zusammentreffen, der größer als der angegebene Winkel ist (siehe Abbildung rechts):
Sie können hier klicken, wenn Sie mehr über die Kantenverschmelzung erfahren möchten...
Um Flächen und Kanten zu entfernen, die sehr klein und deshalb nicht sichtbar sind, verwenden Sie "Entfernen kleiner Objekte".
Das Werkzeug "Entfernen kleiner Objekte" ist zum Reparieren von Geometrie und nicht zum Unterdrücken von Teilen bestimmt. Um Teile des Modells zu unterdrücken, verwenden Sie am besten die CAD-Anwendung. Dieses Werkzeug ist zum Entfernen sehr kleiner Flächen und Kanten vorgesehen, die in der Regel mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind.
Schmale Flächen verhindern häufig eine erfolgreiche Netzerstellung oder verursachen eine übermäßig hohe Netzdichte.
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Im linken Kasten befindet sich in der Mitte der oberen Fläche ein winzig kleiner, schmaler Kurvenzug. Durch diesen Kurvenzug ist die Netzdichte in diesem Bereich sehr hoch. Im rechten Kasten ist der Effekt nach dem Entfernen kleiner Objekte zu sehen. Die Netzdichte ist dann erheblich geringer.
Sie können hier klicken, wenn Sie mehr über das Entfernen kleiner Objekte erfahren möchten...
Um ein internes Strömungsvolumen innerhalb der physikalischen Festkörper zu erstellen, verwenden Sie "Hohlraumfüllung".
Ein typisches CAD-Modell besteht aus Festkörper- und nicht aus Fluidteilen. Der Fluidbereich befindet sich in der Regel innerhalb der Festkörper oder umgibt die Festkörper, wird aber in den meisten Fällen nicht explizit als Bestandteil des geometrischen Modells konstruiert.
Geometrie, die nur aus Festkörperteilen besteht, weist in der Regel Öffnungen auf, durch die das Arbeitsmittel (Luft, Wasser usw. ) ein- und wieder austritt:
In diesem Zustand ist ein solches Modell nicht für eine Strömungsanalyse geeignet (da es kein Strömungsteil enthält).
Mit dem Werkzeug Hohlraumfüllung wird nun eine Funktion bereitgestellt, mit der Abschlussflächen zur Begrenzung eines wasserdichten inneren Hohlraums erstellt werden können. Bei den erstellten Flächen und Volumen handelt es sich um tatsächliche Geometrie, die mit Randbedingungen, Materialien usw. versehen werden kann und als Bestandteil des Simulationsmodells vernetzt wird.
Sie können hier klicken, wenn Sie mehr über die Hohlraumfüllung erfahren möchten...
Um für die umgebende Strömung ein Teil zu erstellen, verwenden Sie "Erstellen eines externen Volumens".
Viele Geräte befinden sich in einem Fluid (beispielsweise Luft oder Wasser). Ein wichtiger Faktor bei der Konstruktion solcher Teile ist das Fließverhalten des Fluids um das Objekt. Beispiele:
- Motorräder und Fahrräder
- Flugzeuge
- Automobile
- Elektronische Geräte, die einer äußeren natürlichen Konvektion ausgesetzt sind
In all diesen Fällen ist das die Komponente umgebende Volumen selten Bestandteil des CAD-Produktionsmodells. Um die Strömung zu analysieren, muss dem Modell ein Umgebungsvolumen hinzugefügt werden.
Mit dem Werkzeug Externes Volumen können Sie in Autodesk® CFD direkt im Simulationsmodell die Luftumgebung (oder Fluidumgebung) erstellen, ohne diese der CAD-Geometrie hinzufügen zu müssen.
Anmerkung zur Übung 1
In Übung 1 haben Sie das Dialogfeld "Geometriewerkzeuge" geschlossen, obwohl Meldungen darauf hinwiesen, dass das Verschmelzen von mehreren Kanten möglich ist und dass die Verwendung von Geometriewerkzeugen hilfreich wäre.
Warum?
Die Untersuchung des Modells ergab, dass die meisten dieser Kanten auf den Außenflächen des Fahrzeugs liegen. Da der Zweck dieser Studie ist, die Strömung im Inneren des Fahrgastraums zu untersuchen, könnte die Analyseleistung durch die Geometriewerkzeuge nicht verbessert werden.
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Verwenden der Geometriewerkzeuge
Die Registerkarten sind entsprechend der empfohlenen Reihenfolge der auszuführenden Arbeitsschritte angeordnet:
Kantenverschmelzung --> Entfernen kleiner Objekte --> Hohlraumfüllung --> Externes Volumen
Das Anwenden der Werkzeuge in einer anderen Reihenfolge kann zu unerwarteten Ergebnissen und möglichen Fehlern führen.
Wenden Sie die Geometriewerkzeuge an, bevor Sie andere Modelleinstellungen (z. B. Festlegen von Randbedingungen, Netzgrößen) vornehmen. Diese Vorgehensweise ist nötig, da Geometriewerkzeuge geometrische Objekte aus dem Modell entfernen, was möglicherweise dazu führt, dass auch vorhandene Einstellungen entfernt werden.
Die Verwendung der Geometriewerkzeuge ist optional. Sie können auch mit den Werkzeugen Ihrer CAD-Anwendung Kanten verschmelzen, kleine Objekte entfernen und interne oder externe Strömungsvolumen erstellen. Eine Verwendung der Werkzeuge der CAD-Anwendung hat gegenüber der Verwendung der CFdesign-Geometriewerkzeuge sowohl Vor- als auch Nachteile.
Mit den Geometriewerkzeugen in Autodesk® CFD können auf einfache Weise Änderungen am Modell vorgenommen und Strömungsvolumen erstellt werden, ohne dass dem CAD-Modell Geometrie hinzugefügt oder Geometrie aus dem Modell entfernt werden muss. Wenn die Änderungen dagegen in der CAD-Anwendung vorgenommen werden, sind die Bearbeitungsmöglichkeiten bei den Features, die hinzugefügt oder entfernt werden, größer.