Die Flächenteile sind zweidimensionale Flächen in 3D-Ansichten. Sie werden in der Regel zur Simulation von sehr dünnen Objekten verwendet, wie Leitschaufeln oder Blechteile, um die die Strömung verlaufen soll.
Flächenteile sind nützlich, da dadurch die Notwendigkeit entfällt, sehr dünne Geometrie mit dreidimensionalen Volumen zu modellieren. Das Vernetzen solcher Volumen kann sehr schwierig sein und zu sehr großen Modellen führen. Der Grund dafür ist folgender: Wenn ein Element klein genug zum Darstellen der Dicke ist, ist es so klein, dass eine enorme Anzahl von ihnen in allen anderen Bemaßungen des Objekts erforderlich wäre. Indem diese Objekte nur mit Flächenteilen dargestellt werden, müssen sie nur die Form des Objekts darstellen, wodurch die Dicke aus dem Modell entfernt wird.
Das folgende Modell enthält ein dünnwandiges Hindernis, das als Volumen modelliert ist. Die Elemente zum Darstellen dieses Volumens sind relativ klein (da das Bauteil so dünn ist), sodass die Anzahl der Elemente sehr groß ist (über 158,000 Elemente).
Dieses Modell verwendet jedoch ein Flächenteil, um das Hindernis darzustellen. Die Größe der Elemente auf dem Flächenteil ist nicht sehr verschieden von der Größe der Elemente der umgebenden Luft, und die Gesamtanzahl de Elemente (Modellgröße) ist deutlich niedriger (ungefähr 38,000 Elemente):
Eine andere Anwendung für Flächenteile ist die Analyse von Turbomaschinen mit dünnen Schaufeln mithilfe von rotierenden Bereichen. Flächenteile können das Modellieren von dünnen Lüfterschaufeln aus Blech erheblich vereinfachen.
Statt um sehr dünne dreidimensionale Schaufelvolumen herum zu vernetzen, können Sie die Schaufeln als Flächen innerhalb des rotierenden Bereichs darstellen und ihnen Flächenteilmaterial zuweisen.
So weisen Sie Flächenteile zu
- Wählen Sie "Fläche" als Auswahltyp aus (entweder über Konfiguration (Registerkarte) > Auswahl (Gruppe) oder klicken Sie mit der rechten Maustaste und wählen Sie Fläche als Auswahlmodus).
- Wählen Sie die Flächen aus dem Modell aus.
- Öffnen Sie das Schnellbearbeitungs-Dialogfeld "Material". (Klicken Sie auf Bearbeiten in der kontextabhängigen Gruppe Materialien.)
- Legen Sie für den Typ die Option Festkörper fest.
- Wählen oder erstellen Sie ein Festkörpermaterial.
- Geben Sie eine Schalenelementdicke an.
- Wählen Sie die Einheiten für die Dicke aus.
- Klicken Sie auf Anwenden.
Flächenteile von Volumenflächen
In einigen Fällen ist es einfacher, ein Volumen innerhalb einer Baugruppe zu verwenden und eine oder mehrere Flächen als Flächenteile zuzuweisen. Das Teil ist ein Fluid und die Fläche oder Flächen sind Festkörper, die die Strömung blockieren.
Eine Fläche, die zu einem Volumen gehört:
Dem Volumen wird ein Fluidmaterial zugewiesen, doch da den beiden vorderen Flächen ein Festkörpermaterial zugewiesen ist, werden sie als Flächtenteile betrachtet und behindern die Strömung:
Bei der Zuweisung der Flächenteile zum Darstellen einer Epoxidschicht in einem elektronischen Chipsatz ist es nicht erforderlich, eine einzelne Fläche im CAD-Modell zu erstellen. Wählen Sie einfach die entsprechende Fläche auf einem der Chips und weisen Sie ihr ein Festkörpermaterial zu. Die Wärmebeständigkeit und die Dicke werden dann in die Analyse einbezogen, ohne dass die Geometrie durch sehr dünne Volumen oder das Erstellen eines sehr großen Finite-Element-Netzes verkompliziert wird.
Weitere Informationen über die thermischen Anwendungen für Flächenteile
Zuweisen von Flächenteilen mithilfe von CAD-Flächenelementen
Flächenteile werden immer Flächen zugewiesen. In vielen Fällen ist es möglich, freie Oberflächen innerhalb des dreidimensionalen Modells zu erstellen. Einige CAD-Werkzeuge ermöglichen es, diese Flächen als separate Komponenten in einer Baugruppe zu verwenden. In anderen Anwendungen ist es erforderlich, dass diese Flächen einfach nur Elemente innerhalb eines Bauteils sind. Hier wird ein Beispiel für ein Flächenelement oder Bauteil angezeigt:
Die Fläche ist nicht Teil eines geschlossenen Bereichs, aber wenn ihr ein Festkörpermaterial zugewiesen ist (siehe oben), wird die Strömung behindert:
Visualisieren von Flächenteilen
Die vorgabemäßigen Visualisierungswerkzeuge in Autodesk® CFD funktionieren bei Flächenteilen. Schnittebenen und Isoflächen zeigen Ergebnisse an, die durch das Vorhandensein von Flächenteilen erzeugt wurden. Um Ergebnisse abzurufen, bewegen Sie den Mauszeiger über die Stelle, die von Interesse ist.
Der angezeigte Wert für den Druck auf die Flächenteile hängt davon ab, welche Seite der Fläche angezeigt wird. Die Vorderseite einer Fläche zeigt einen hohen Druck und die Rückstromseite zeigt einen niedrigeren Druck:
Bei der Darstellung von Ergebnissen werden die Flächenteile in der Strukturansicht unter dem Zweig "Materialien" aufgeführt. Sie werden getrennt von den Volumenteilen aufgeführt, auch wenn sie aus demselben Material sind. Flächenteile können als Quelle für nicht-planare Schnittflächen verwendet werden. Dieses Thema wird in diesem Handbuch im Kapitel "Ergebnisdarstellung" ausführlicher behandelt.
Wandergebnisse werden für Flächenteile ermittelt, indem Sie die entsprechende Seite der Fläche auswählen. Im obigen Beispiel würde bei Auswahl der Vorderseite eine größere Wandkraft angezeigt werden als bei Auswahl der Rückstromseite.