計算效率的案例
考慮流動損失的螺桿壓縮機容積效率計算研究
吳霞俊
（神鋼無錫壓縮機股份有限公司，江蘇無錫２１４１４５）
［摘 要］：容積效率的準確計算是螺桿壓縮機熱力計算的重要組成部分。現有的半經驗法根據低馬赫數工況下的實驗數據提出了考慮泄漏、進氣溫度修正和充氣修正的方法。隨著螺桿壓縮機設計和制造技術的進步，螺桿壓縮機趨向大型化和高速化，原有的計算方法在高馬赫數的工況下，不能很好的吻合實驗數據。
作者基于Ｌ林德的半經驗容積效率計算方法提出了考慮流動損失的容積效率計算方法，取得了較好的效果。
［關鍵詞］：螺桿壓縮機；容積效率；流動損失；馬赫數；修正
１ 引言
螺桿壓縮機因兼顧活塞式壓縮機和離心式壓縮機的優點，其使用領域不斷擴大。容積流量作為螺桿壓縮機最重要的指標之一，其計算的準確性直接關系到螺桿壓縮機的正常使用以及系統的能耗。容積效率的正確計算是螺桿壓縮機熱力學計算的重要組成部分。
目前有關螺桿壓縮機容積效率的計算，主要有經驗法、半經驗法和數值模擬法。數值模擬法主要應用于理論研究中，經驗法和半經驗法主要用于工程實際中。經驗法需要計算者擁有豐富的螺桿壓縮機設計經驗和歷史數據積累。理論和經驗相結合的半經驗法則對計算者的經驗要求可以大大降低。邢子文［１］、彭學院［２］、Ｎ.Ｓｔｏｓｉｃ［３］等對噴油螺桿壓縮機的工作過程進行了大量的研究，在容器效率方面的研究重點為轉子內部的壓縮過程中的泄漏研究，深入研究了潤滑油的分布和對間隙泄漏的影響。邢子文［１］分析了影響螺桿壓縮機容積效率的因素和基于經驗的容積效率取值范圍和取值方法。國內黃忠［４］等基于制冷噴油螺桿壓縮機的研究，提出了考慮泄漏和進氣溫度影響的容積效率的半經驗法的計算方法（Ｈ法），李慶剛［５］等基于實驗數據對Ｈ法進行了修正，得到了比較理想的計算制冷螺桿壓縮機螺桿效率的方法。
展開 一文讀懂Fluent并行計算，三大技術提升計算效率新境界！
我們發現，8線程下的計算耗時優于16線程，這可能是因為16線程CPU多核心之間通信時間增加導致整體效率下降。綜合以上來看，最佳計算線程數應在12左右。CPU線程數并非越多越好，它存在最優線程數，相關文獻已對此進行研究[2]。在16線程情況下，由于遠程控制操作計算，進程任務包括計算任務、遠程控制任務及系統本身任務，這將會降低計算效率，因此，在大多數情況下，留出1、2個進程給系統等任務可能會帶來更好的性能。
04 超線程加速
超線程（Hyper-Threading）是Intel研發的一項技術，它通過在單個物理處理器核心中模擬出多個邏輯處理器，使其并發執行多個線程。超線程技術的核心優勢在于提升處理器的并行度和資源利用率。
通過模擬多個邏輯處理器，超線程能夠在同一時間周期內執行多個線程，進而有益于多線程應用程序和并行計算任務，提高系統響應速度與整體性能。此外，超線程技術還有助于減少資源閑置時間。當一個線程需要等待某些資源時，另一線程可以繼續使用其他可用資源，從而降低等待時間與資源浪費。
然而，超線程技術也存在一定局限性，因其并未實質性地增加處理器核心的數量，只是通過邏輯模擬來實現多個線程的同時執行。因此，在某些情況下，多線程可能會競爭相同的物理資源，導致性能下降。此外，超線程技術的實際效果與應用程序特性和線程調度密切相關。對于某些特定類型的應用程序，超線程技術可能無法帶來顯著的性能提升。對于高度并行化的任務，超線程可能會帶來更大的性能提升。
展開 『分享』MSC/Nastran有限元計算效率和計算精度分析
摘 要 本文通過一個簡單的計算例子說明在使用有限元分析軟件MSC/Nastran進行實際工程計算時，計算精度、計算機時與有限元規模之間的關系，通過比較，可以看出，在工程實際計算中，應合理地對計算問題進行有限元網格的劃分，以較高的計算效率獲得較高的計算精度。
ADAMS仿真過程中如何提高計算效率，縮短計算時間，相應其他軟件也可以類似操作。（原創）
大家再用軟件做仿真計算時，總是感覺很費時間，有時候一算幾十個小時還沒有正確結果。個人總結了一下ADAMS中設置仿真計算節約時間的一些小規律，請采納，其他的軟件類似也是如此。
1、ADAMS中 end time和steps設置
endtime是仿真時長,step是仿真步數
顧名思義，仿真時長就是運動終止時間，如果是周期運動，一般計算幾個周期就行了，周期重復得到的結果就是一樣的，得到的曲線在一個周期時候系統已經平衡，所以你的仿真時長不管改多大，曲線都會是同樣的。比如圓周運動和往復運動，計算兩三個周期的時間就夠了；
再說仿真步數，步數越多，仿真越詳細，計算量越大，但是精度也就越高，因為迭代的次數多，在你整個兒系統的驅動和約束已經確定的情況下，對你仿真的結果不會產生太明顯的影響，所以這里適當即可，幾百到小幾千已經很好了，別大幾千上萬，那就是浪費了。
2、默認算法設置
系統中默認的算法采用的采用的GSTIFF算法，雖然不太懂什么意思，但是改成HHT算法計算效率能提高30%以上的，結果并沒有什么影響的，本人已經通過算例驗算過。具體操作改正如下:
ADAMS view--settings--solver--dynamics--integrator--HHT
3、計算機多核設置
一般默認計算機只設置了單核計算，效率很低，大家都不會去修改，如果計算機是雙核，四核八核呢，是不是快很多。操作如下：
-ADAMS view--settings--solver--executable--左下角more--把1直接改成2、4、8
現在就這么多，后期發現還有再給補上吧。
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超彈性與亞彈性，顯式與隱式的HCP多晶滑移+孿晶（主導孿晶重定向（PTR））計算效率比較
參考文獻：《Influence of texture distribution in magnesium welds on their non-uniform mechanical behavior: A CPFEM study》
主導孿晶重定向（PTR）方案作為目前處理HCP晶格結構的多晶材料孿晶模擬中最常使用的方案被廣泛討論，然而晶體取向旋轉過程可能會造成模擬的收斂性問題，選擇一個相對穩定的本構框以及迭代變量對模擬計算效率的提升是有意義的。文章中公式以及其對應的參數總結如下：
這里使用文章的模型和參數對超彈性和亞彈性PTR方案進行比較。
二維（200個晶粒X方向壓縮20%）
以下各個圖中左圖為超彈性結果，右圖為亞彈性結果：
應力分布云圖
應變分布云圖：
孿晶分布云圖：
這里使用文章的模型和參數對顯示和隱式PTR方案進行比較
二維（200個晶粒Y方向剪切變形20%）
以下各個圖中左圖為顯示結果，右圖為隱式結果：
應力分布云圖
應變分布云圖：
孿晶分布云圖
拉壓非對稱與織構演化方面超彈性與亞彈性保持一致：
初始極圖：
RD拉伸20%：
RD壓縮20%：
應力應變曲線
模擬的結果建議，使用PTR方案，超彈性建議使用PK2應力和當前強度為迭代變量，并使用雙重迭代方案，亞彈性建議使用柯西應力為迭代變量，兩者在模擬過程中，計算效率相差較小，無論是局部晶粒的應力應變響應，整體的流動應力，以及變形后的織構結果幾乎保持一致。同時涉及到接觸，碰撞問題，修改為顯式對于收斂性的提升是必要的。
展開 LS-DYNA參與計算的CPU數目與求解效率詳解 ￥1.99
開始前幾個問題：
問題1：計算機上只有1個8核16線程的CPU，在計算LS-DYNA SMP版本的算例時，CPU數目分別使用4、8、16,求解的效率會是線性增長嗎？
問題2：計算機上只有1個32核64線程的CPU，在計算LS-DYNA SMP版本的算例時，CPU數目分別使用8、16、32、64, 求解的效率會是線性增長嗎？
問題3：計算機上只有1個8核16線程的CPU，在計算LS-DYNA MPP版本的算例時，CPU數目分別使用4、8、16,求解的效率會是線性增長嗎？
問題4：計算機上有2個32核64線程的CPU，在計算LS-DYNA MPP版本的算例時，CPU數目分別使用8、16、32、64、128, 求解的效率會是線性增長嗎？
問題5：是不是計算時CPU利用率越高，計算效率越高？
在Windows平臺上，可能這幾個問題的答案超出你的想象！
問題1答案：
計算機上只有1個8核16線程的CPU，在計算LS-DYNA SMP版本的算例時，CPU數目分別使用4、8、16,求解的效率會是線性增長嗎？
在單顆8核16線程的CPU計算機上，SMP求解器建議在2、4、8時效率會提升，但是不建議超過8（不要超過物理核數，建議關閉超線程），超過物理核數8后，效率沒有任何提升！
問題2答案：
計算機上只有1個32核64線程的CPU，在計算LS-DYNA SMP版本的算例時，CPU數目分別使用8、16、32、64, 求解的效率會是線性增長嗎？
在單顆32核64線程的CPU計算機上，SMP求解器使用CPU數目分別為8、16、32、64時效率會提升，但是不建議超過16（極限不超過單顆CPU物理核數32），超過物理核數16后，效率幾乎沒有任何提升！
展開 Ansys Workbench利用超單元子結構技術，提升大模型計算效率 ￥10
問題：
對于復雜模型進行仿真計算時，網格規模巨大、計算難度驟增。Ansys針對這類工程問題提供模態綜合法（CMS）利用超單元，將非關鍵部件進行縮減計算。
本文根據查閱到的網絡資料，對超單元縮減計算如何在Ansys Workbench 中實現，進行了介紹。
示例：
工業設計產品需要模擬工作環境進行振動試驗，產品本身結構已經很復雜，再加上工裝往往是一個更大的結構。因此這類仿真計算非常適合適用子結構技術，將工裝等大模型進行超單元縮減計算，可以顯著提升計算效率。
如下圖所示，產品+工裝進行振動模擬仿真，仿真產品結構模態和端點的振動響應加速度曲線。
結果展示：
使用超單元縮減計算，可以有效完成復雜模型的計算需求。且計算結果基本一致。
詳細步驟：
模型說明：
? 產品由PartA和PartB兩個部分構成，其中PartA兩端夾持部位做了共面處理（驗證連接關系，可以忽略）；
? 各個零件的連接面有一定間隙，使用Bonded MPC Radius 3mm 連接；
? 約束工裝底面 fix；
一：產品+工裝完整模型計算
產品+工裝一起進行模態和5-2000Hz的諧響應仿真，提取前6階模態和軸端點的加速度響應，作為驗證結果與子結構方法進行對比。
1、模態計算
模態計算結果如下所示。
2、模態疊加法，諧響應掃頻計算
諧響應掃頻提取端點加速度響應以及688Hz、1620Hz處的應力云圖如下所示。
二：子結構，超單元縮減工裝進行簡化計算
1、 工裝模型進行超單元縮減
? 首先，由工裝+產品的模態計算模塊，復制一個新的模態計算模塊；
? 在新模態計算模塊中只保留需要縮減為超單元的工裝模型，其余模型均做supress抑制。
展開 通過設置FDTD邊界條件提高三維結構計算效率
在平板薄膜或無線周期性平面結構的仿真計算中，往往不需要計算太大的區域就可以對整個模型進行等效計算。本篇以AZO-Ag-AZO三層平面薄膜為例，在計算該結構的透射率、吸收率或反射率等參數過程中，通過不同的邊界條件設置實現了計算時間和內存的縮減，提高仿真效率。
1. 結構布置
2. 模型三維示意圖：中間為Ag層，上下兩層為AZO層
3. 三維FDTD仿真區域設定
4. 最常見的構造二維周期無限大結構的方方法是設置兩對周期性邊界條件：x min，x max，y min，y max均為periodic。
5. 常見FDTD區域俯視圖
6. 特殊的，若結構在X或Y方向對稱分布，可選擇該方向上的symmetric條件
7. 結構在X方向對稱分布的FDTD區域，只計算其中一半區域的電磁場特征
8. 若結構平面在X和Y方向上均對稱分布，可選其中一組為Anti-symmetric條件
9. 在對稱-反對稱邊界條件的設置下，僅計算模型FDTD區域的1/4
10. 三種情況下分別對應的計算內存要求，依次遞減。
11. 上下AZO層厚度不同時在550 nm波長下的透射率譜
總結：周期性邊界條件的設定可為特殊結構制定合適的計算策略，可大大降低模型仿真對計算機內存的要求，縮減計算時間，提高計算效率，尤其是對需要大量參數化掃描結構計算的情形。
最后,有相關需求,歡迎通過公眾號聯系我.
公眾號:320科技工作室.
展開 將軟件與標準規范結合，顯著提高計算效率
這些功能一般都是工程人員通過手工處理或編制自研程序進行應用，但即使是自研程序，也存在數據間接口及可視化等問題，如下一個案例是針對ASME規范某一節在ANSYS經典界面按照ASME規范要求的步驟，將應力結果數據自動進行疲勞使用系數的計算，并輸出結果報表，整個應力疲勞分析過程的工作量降低90%。因此對特定功能與通用軟件結合在一起進行功能開發將提高研發效率。
圖4 疲勞使用數據的計算及結果輸出
經過十余年的積累，安世亞太與企業充分合作，將通用軟件與標準規范結合，將標準規范與工程應用結合，集中優勢資源形成合力，提高企業研發效率，促進企業研發能力建設。
展開 OpTaliX | 使用單模和多模光纖計算耦合效率
OpTaliX使用單模和多模光纖計算耦合效率。在多模情況下，階躍折射率光纖或梯度折射率光纖支持的所有模式都在接收光纖中計算。在源光纖中，使用基本模式。
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展開 巧用單元提高Abaqus計算效率：帶扭曲的軸對稱單元-橡膠阻尼器內摩擦生熱分析 ￥49.99
后處理定義回轉角度和網格堆疊
在周期性扭轉過程中，由于橡膠材料的黏彈性內摩擦耗散，導致阻尼器溫度逐漸升高，計算結果表明，30分鐘內阻尼器從開始時的室溫22℃升高到40℃。
阻尼器的升溫曲線
注：本案例的動圖為跳幀模式，直觀上不反映阻尼器真實的扭轉頻率。
當然，除了Twist，還有Bend模式可以使用，恰當地使用這種類型的單元進行三維模型縮減建模，計算效率真的不知比三維實體單元高到哪里去了。
Neo Hooke超彈性參數，時域黏彈性Prony參數與非彈性變形能耗散比詳見inp文件的材料property定義。
OpTaliX 使用單模和多模光纖計算耦合效率
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展開 顯式動力學分析中巧用子循環提高計算效率
文章中，提到了除質量縮放之外的另一種提高顯式分析計算效率的方法，即子循環技術“subcycling”，后臺有很多小伙伴咨詢子循環如何使用，本篇就簡單舉例示意一下子循環技術在Abaqus中的使用方法。
01
子循環技術
Abaqus / Explicit中的子循環方法基于域分解。在該方法中，要先定義一個在分析期間保持不變的子循環域，即單元集合。定義了子循環區域以后，計算過程中將自動調用域級的并行算法。每個子循環區域和非子循環區域是相互獨立的，采用不同的穩定時間增量。 主域為非子循環區域，采用的是較大的穩定時間增量，子循環區域使用較小的穩定時間增量。
