Раздел 4. Моделирование в САПР
Пред.: раздел 3 | Далее: раздел 5
Как должна выглядеть модель САПР?
Эффективное моделирование начинается с хороших технологий CAD, как с точки зрения целостности модели и правильного создания области потока. Первым шагом является проектирование требуемой модели САПР для анализа потока. Это означает моделирование потоков геометрии и оптимизацию модели для моделирования.
Оптимизация модели
Проблема
- Геометрия промышленного уровня может содержать зазоры, пересечения, крепежные детали и очень маленькие элементы.
- Эти элементы часто необходимы для производства, но могут существенно усложнять моделирование.
Решение
- Для экономии времени и ресурсов компьютера вы можете удалить эти элементы, если они оказывают несущественное влияние на результаты моделирования.
- Для больших сборок, расмотрим анализ только критической части проекта. Это позволяет ускорить процесс анализа.
- В некоторых случаях стоит создать упрощенный вариант проекта. Это займет меньше времени и позволить сосредоточиться на ключевых областях исследования.
Обязательные действия для подготовки геометрии
- Устраните разрывы, которые мешают заполнению пустот. К ним относятся зазоры между деталями из листового металла, рельефы и крепежные отверстия.
- Исключите крепежные элементы, которые не влияют на поток или теплопередачу.
- Уменьшите очень большие сборки, чтобы включить только необходимые компоненты.
- Устраните препятствия. К ним относятся прессовые посадки и неверные совмещения.
Рекомендации по сокращению времени анализа
- Исключите очень маленькие элементы, которые не влияют на результаты анализа. К ним относятся:
- Небольшие сопряжения
- Фаски
- Очень маленькие детали
- Заполните небольшие зазоры в области потока, которые не важны.
Пример функций, которые могут быть удалены и не влияют на процесс моделирования
Очень маленькие элементы, а также помехи, зазоры и крепежные элементы, как правило, могут быть удалены из модели, если они значительно влияют на поток или тепловое поведение в устройстве. Ниже приведены три примера геометрии, созданной для производства, а также соответствующие упрощения, которые подходят для CFD-моделирования:
Производство | Моделирование |
 |  |
|
|  |
|
|
|
Инструменты для оценки модели
Поскольку многие ошибок геометрии очень малы, их может быть трудно найти, особенно в сложных моделях. Набор инструментов для оценки модели изучает геометрию, чтобы определить ряд известных ошибок геометрии, которые часто встречаются в моделях САПР.
Набор инструментов анализирует каждую деталь на наличие следующих проблем:
- Ребра небольшой длины
- Поверхностные расщепления
- Зазоры детали
Для каждой сборки, набор инструментов для оценки модели поиска следующих проблем:
- Расщепления модели
- Зазоры модели
- Пересечения
Набор инструментов обнаруживает проблемы, но не предоставляет инструменты для их исправления. Обычно, лучше всего решить проблемы в системе CAD или в Autodesk® SIM Studio. В некоторых случаях, проблемы не важны и могут быть проигнорированы. В других случаях, они должны быть решены, чтобы снизить вероятность ошибок сетки и потенциально гораздо большего времени моделирования. Это часто требует инженерные решения, чтобы определить, что должно быть исправлено.
Вы можете запустить инструмент оценки модели при запуске из системы CAD, выбрав Активный инструмент оценки модели в командах запуска Autodesk CFD. При открытии файла геометрии установите флажок Импортировать в Диагностику модели в диалоговом окне «Новое проектное исследование».
Для получения дополнительных сведений о наборе инструментов для оценки модели нажмите сюда.
Моделирование потоков геометрии
Для Autodesk® CFD, чтобы изучить поток в проекте, необходимо указать модель области потока. Большинство моделей CAD не включают это по умолчанию, но существует три различных способа, чтобы можно было создать эту модель области потока. Зная, какой из них лучше всего подходит для вашего анализа, будет влиять на то, как вам подготить CAD модель:
Создайте поток модели в системе САПР
В вашей системе CAD, вы можете выбрать, чтобы создать детали или детали, которые обозначают область потока.
Для внутренних потоков, таких как трубы, клапаны и электронные оболочки, это часто означает создание объема для потока.
Для внешних потоков, например над транспортным средством или вокруг открытого модуля, это обычно означает создание прямоугольника, охватывающего всю модель
Преимущества
- Геометрия потока является частью модели САПР.
- Вы контролируете размер и положение объемов потока.
Недостатки
- Геометрию потока внутри сложной модели может быть трудно создать.
- Необходимо устранить все пересечения между объемом потока и другими деталями.
Убедитесь в том, что пустота герметичка, и Autodesk® CFD создаст деталь потока
Autodesk® CFD автоматически создает детали для заполнения любого пустого пространства в модели. Они включены только в исследование проекта, а не в модель САПР.
Для внутренних потоков, такиз как трубы, клапаны и электронные оболочки, создайте "крышки" для покрытия отверстия. Они обеспечивают «герметичность» отверстий, что позволяет Autodesk® CFD создать объем потока.
Для внешних потоков, например над транспортным средством или вокруг открытого модуля, заключите модель в прямоугольник. В результате Autodesk® CFD создаст объем потока между прямоугольником и моделью.
Преимущества
- Этот метод обычно прост в исполнении.
- Захватывается точная форма потока геометрии и пересечение не является проблемой.
- Заглушка объемов, созданная в САПР используется как часть области потока. Вы можете изменить толщину заглушки, чтобы задать расположение граничных условий. Создайте более толстые заглушки, чтобы переместить граничное условие дальше вверх по течению от объекта; используйте более тонкие заглушки, чтобы переместить граничное условие ближе.
Недостатки
- Заглушки дополнительных деталей в вашей модели САПР необходимо сохранять с другими файлами модели.
- Для внешних потоков, можно добавить поле в качестве части потока или исключить его путем подавления. Если вы подавите его, обязательно примените граничные условия в корректно созданной области потока.
- Некоторых крупные сборки могут иметь зазоры, которые трудно обнаружить и которые могут помешать правильному созданию объема жидкости.
Используйте инструменты геометрии в Autodesk® CFD для формирования модели потока
Вы можете добавить объем потока непосредственно в модель имитации.
Для внутренних потоков, таких как трубы, клапаны и электронные оболочки, используйте "Заполнение полости" для создания поверхностей, которые закрывают плоские проемы. После того как все проемы будут закрыты и пространство станет «герметичным», создайте внутренний объем, который заполнит пустоту.
Для внешних потоков, например над транспортным средством или вокруг открытого модуля, используйте операцию «Создание внешнего объема», чтобы создать область потока вокруг вашей модели.
Преимущества
- Autodesk® CFD выполняет сложную работу за вас.
- Точная форма потока геометрии захватывается и нет никаких пересечений между устройством и областью.
- Нет дополнительных деталей, необходимых в вашей модели САПР.
Недостатки
- Заглушки поверхности в операции «Заполнение полости» могут быть только плоскими.
- Крышки также становятся частью объема жидкости, поэтому граничные условия применяются непосредственно к области потока. Это может быть слишком близко к области потока для некоторых анализов.
- Внешние объемы не могут быть точных размеров и расположены относительно модели. Это подходит для некоторых анализов, но не для всех.
Подробнее об инструментах геометрии...
Использование гравировки поверхности для создания внешних объемов
Дополнительный метод для создания внешнего объема заключается в использовании гравировки поверхности. Она выполняется путем создания объема, который окружает внешние поверхности модели. Отдельные части модели эффективно объединяются друг с другом, поэтому этот метод является наиболее приемлемым для моделирования внешнего потока, в котором внутренние детали не участвуют в моделировании.
Для активации гравировки поверхности запустите Autodesk CFD и нажмите "Создать". Найдите файл САПР или геометрии и выберите параметр "Гравировка поверхности". Откроется среда гравировки поверхности в CFD. Можно определить размер окружающего объема, завершить объем и перейти к среде настройки. Модель работает как сборка с обернутыми твердотельными деталями, объединенными в одну деталь внутри вновь созданного окружающего объема потока.
Подробнее о гравировке поверхности...