ansys對稱邊界條件的案例
對稱邊界條件原理解釋！
對稱邊界條件原理解釋！
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ANSYS Workbench Mechanical 設(shè)置對稱邊界及結(jié)果擴(kuò)展顯示
對于三維實(shí)體，往往會遇到取對稱單元開展計(jì)算的情況。我們需要對實(shí)體設(shè)置邊界，此外在做結(jié)果顯示的時(shí)候也希望能對結(jié)果進(jìn)行顯示，能完整顯示實(shí)體的結(jié)果云圖，而非對稱單元的結(jié)果云圖。以下操作基于Workbench進(jìn)行。
首先對Workbench進(jìn)行設(shè)置。Workbench暫時(shí)默認(rèn)無法對模型進(jìn)行擴(kuò)展顯示，如果需要擴(kuò)展顯示整體模型，還需進(jìn)行手動設(shè)置。打開Workbench，在主界面中依次選擇工具(Tool)->選項(xiàng)(Option)->外觀(Appearance)，勾選試用版選項(xiàng)(Beta Options)的復(fù)選框，如圖 1所示。
圖 1 在Workbench中打開對稱擴(kuò)展顯示設(shè)置操作
1 鏡像對稱設(shè)置及結(jié)果擴(kuò)展顯示
對于鏡像對稱實(shí)體，現(xiàn)有案例如圖 2所示。該模型由兩個(gè)同軸同高的半圓筒組成。
圖 2 鏡像對稱實(shí)體案例
首先設(shè)置對稱邊界。從Workbench進(jìn)入mechanical界面。項(xiàng)目樹中默認(rèn)不顯示對稱邊界選項(xiàng)，需要手動添加。點(diǎn)擊項(xiàng)目樹中的“模型”起始級，再點(diǎn)擊功能區(qū)中的“模型->對稱”，添加對稱邊界選項(xiàng)。界面操作如圖 3所示。
圖 3 Workbench Mechanical添加對稱邊界選項(xiàng)
添加對稱類型。本案例是鏡像對稱實(shí)體，需要添加對稱區(qū)域（鏡像對稱）。點(diǎn)擊項(xiàng)目樹中的“對稱”，在功能區(qū)中點(diǎn)擊“對稱區(qū)域”添加。界面操作如圖 4所示。
圖 4 Workbench Mechanical添加對稱區(qū)域操作
添加對稱邊界。點(diǎn)擊項(xiàng)目樹中的“模型->對稱->對稱區(qū)域”，在詳細(xì)信息框中進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。選擇對稱面，選擇一個(gè)或多個(gè)在同一對稱面上的平面特征即可。
展開 ANSYS Maxwell中邊界條件的應(yīng)用
由圖34可知，奇對稱模型和偶對稱模型求解的結(jié)果完全一致，但是奇對稱模型比偶對稱模型的求解速度快，所占用內(nèi)存資源少，當(dāng)模型較復(fù)雜時(shí)，其優(yōu)勢更明顯。但并非所有能應(yīng)用偶對稱的情況都能應(yīng)用奇對稱。
8 Symmetry
對稱邊界條件，奇對稱（磁力線正切），磁場與邊界正切，磁場法向分量為0；偶對稱（磁力線垂直），磁場與邊界垂直，磁場切向分量為0。與Matching邊界條件有異曲同工之處，此處不再案例驗(yàn)證。
9 Radiation
9.1 邊界條件解釋
輻射邊界條件，對磁場表現(xiàn)無限制。
9.2 案例驗(yàn)證
在Maxwell3D渦流場中創(chuàng)建如圖35所示的模型，紅色實(shí)體為銅塊；在銅塊的截面上添加電流源激勵(lì)，幅值1mA，頻率60kHz；并在Region上添加Radiation邊界條件，并求解。求解完成后查看XZ平面的B_Vector，如圖36所示。
復(fù)制該算例，刪除Radiation邊界條件，再次求解，求解完成后查看XZ平面的B_Vector，如圖37所示。
圖35 模型
圖36 Radiation邊界條件下的磁密分布
圖37 無Radiation邊界條件下的磁密分布
9.3 應(yīng)用說明
一般用于求解磁場考慮輻射效應(yīng)時(shí)，應(yīng)用于渦流場，Region邊界正對于輻射源，Region邊界距離輻射源距離應(yīng)大于1/4波長。
由于如上限制，本案例對于Radiation邊界條件的說明性不強(qiáng)。60kHz條件下Region邊界與磁場源的距離應(yīng)大于5km，而本案例中的距離為1mm。
10 Impedance
阻抗邊界條件，應(yīng)用于渦流場，當(dāng)透入深度較小時(shí)，磁場不能進(jìn)入到實(shí)心導(dǎo)體的內(nèi)部。此時(shí)如果計(jì)算導(dǎo)體內(nèi)的真實(shí)磁場分布時(shí)，由于集膚區(qū)域的存在，計(jì)算量會非常大。
展開 ANSYS Workbench利用節(jié)點(diǎn)施加邊界條件
4）邊界條件設(shè)置完成后，進(jìn)行求解，得到位移、應(yīng)力等結(jié)果。
5）為了對比，我們復(fù)制出相同的一個(gè)靜力分析，將約束和載荷改為直接施加到幾何上，進(jìn)行求解，得到位移、應(yīng)力等結(jié)果，結(jié)果數(shù)值與上面基本相同。
3
結(jié)論
通過對比發(fā)現(xiàn)，不管是加在幾何還是加在節(jié)點(diǎn)上，兩種情況下計(jì)算結(jié)果基本一致。其實(shí)在ANSYS程序計(jì)算時(shí)，所有加在幾何上的邊界條件，都會被程序轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)或單元上，然后再進(jìn)行有限元方程的求解。所以，加在幾何上與加在節(jié)點(diǎn)上，產(chǎn)生的效果完全一樣，其最后的結(jié)果也相同。在遇到一些無法直接加在幾何上的邊界條件時(shí)，我們可以使用上述方法，選擇適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行節(jié)點(diǎn)邊界條件的施加。
來源： ANSYS學(xué)習(xí)與應(yīng)用
展開 
ANSYS Fluent 邊界條件（二）之outflow自由出口
ANSYS Fluent 邊界條件outflow自由出口的介紹及使用。
一、outflow簡介
當(dāng)出口壓力與速度均未知時(shí)，可以使用Outflow邊界條件。該邊界通常無需定義任何物理參數(shù)，F(xiàn)luent利用計(jì)算域內(nèi)部信息通過數(shù)值外插獲取該邊界上的物理量分布。
Fluent將outflow邊界視作充分發(fā)展邊界，假設(shè)該邊界上的流動滿足充分發(fā)展流動假設(shè)。充分發(fā)展的流動是流動速度分布(和/或其他性質(zhì)的分布，如溫度)在流動方向上不變的流動。需要注意的是，在Outflow邊界上只有法向方向的擴(kuò)散通量為零，切向方向依然可以存在梯度。
二、使用限制
入口為壓力入口時(shí)，不可以使用outflow，此時(shí)應(yīng)該使用壓力出口；
outflow邊界不能用于可壓縮流動，不可壓縮流動最好用壓力出口；
在不可壓縮的情況下，歐拉模型或混合多相模型可以使用outflow邊界。但如果出口可能產(chǎn)生回流，或流場在出口位置非充分發(fā)展時(shí)，通常使用壓力出口邊界。
三、使用說明
在完全展開的流中，流出邊界條件是遵循的，其中出口方向上所有流動變量的擴(kuò)散通量為零。但是，也可以在流動尚未完全展開的物理邊界處定義流出邊界，如果出口處的零擴(kuò)散通量假設(shè)預(yù)計(jì)會對流動解決方案產(chǎn)生很小的影響，則可以放心使用。
位置A作為Outflow邊界通常會計(jì)算不收斂，計(jì)算結(jié)果通常是無效的。因?yàn)樵撐恢么嬖趪?yán)重的流動回流，通過該邊界的質(zhì)量流量是不確定的。此時(shí)應(yīng)當(dāng)使用壓力出口邊界；
位置B位于后向臺階再循環(huán)再附點(diǎn)附近。在該位置使用Outflow邊界是不合適的。該位置垂直于出口平面的梯度很大，可以預(yù)料到該邊界對上游流場影響較大，因此在該位置選擇Outflow邊界是不合適的；
位置C所示的出口邊界位于流動充分發(fā)展的區(qū)域。
展開 ANSYS知識庫 | Maxwell相關(guān)：如何定義阻抗邊界條件?（二）
來源于：ANSYS官網(wǎng)
仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設(shè)置邊界條件的方法
2、Layer Stack中的邊界條件設(shè)置
在Layer Stack中對于邊界條件的設(shè)置都位于Analysis區(qū)域，如下圖，包括Etch，Rough和Solver三個(gè)部分，對每一個(gè)金屬層，都可以指定這三項(xiàng)設(shè)置。
? Etch：控制本層的橫截面形狀。
Etch factor（蝕刻因子）定義如下：
etch_factor = layer_thickness / (bottom_dimension - top_dimension) / 2
當(dāng)top值大于bottom時(shí)，蝕刻因子為負(fù)，top值小于bottom時(shí)，蝕刻因子為正。在HFSS中，只有信號層具有蝕刻因子，介質(zhì)層和負(fù)信號層不具有信號因子。
? Rough：設(shè)置本層的金屬表面粗糙度。
金屬表面粗糙度與傳導(dǎo)損耗有關(guān)。其中Top，Bottom和Side的表面粗糙度都可以獨(dú)立設(shè)置。對于Groisse模型，可將表面粗糙度模型定義為值或變量，Groisse是傳統(tǒng)模型，不具有因果性，僅適用于頻域計(jì)算。最大阻抗倍增因子限制為2，對應(yīng)高度拋光導(dǎo)體表面。傳統(tǒng)項(xiàng)目默認(rèn)使用Groisse模型。對于Huray模型，還需要設(shè)置Nodule radius和Hall-Huray surface ratio。Huray模型具有因果性。
? Solver控制HFSS 3D Layout在低頻時(shí)對本層金屬的處理方法。
推薦使用DC thickness，并設(shè)置為Effective，可以在只使用面網(wǎng)格的情況下，準(zhǔn)確計(jì)算金屬的低頻損耗。
文章來源于南京安世亞太，作者朱秀珍
展開 ANSYS知識庫 | Maxwell相關(guān)：如何定義阻抗邊界條件?（二）
來源于：ANSYS官網(wǎng)
ANSYS知識庫 | Maxwell相關(guān)：如何定義阻抗邊界條件?（一）
解決辦法：以爪極電機(jī)為例
★ 第一步：正常計(jì)算正常施加主邊界條件
正常施加主邊界條件
★ 第二步：施加從邊界條件，方向與主邊界條件相反，奇對稱：
從邊界條件
從邊界條件定義
★ 第三步：修改計(jì)算周期數(shù)
★ 效果，計(jì)算結(jié)果一致，但耗時(shí)大大減少。
來源于：ANSYS官網(wǎng)
ANSYS知識庫 | Maxwell相關(guān)：如何定義阻抗邊界條件?（一）
解決辦法：以爪極電機(jī)為例
★ 第一步：正常計(jì)算正常施加主邊界條件
正常施加主邊界條件
★ 第二步：施加從邊界條件，方向與主邊界條件相反，奇對稱：
從邊界條件
從邊界條件定義
★ 第三步：修改計(jì)算周期數(shù)
★ 效果，計(jì)算結(jié)果一致，但耗時(shí)大大減少。
來源于：ANSYS官網(wǎng)
