ansys創(chuàng)建計算域
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys創(chuàng)建計算域的實例教程
熟悉NAPA的人都知道，NAPA輸出的船體文件是由大量的碎面拼接而成, 碎面之間存在縫隙，并有穿刺重疊，對CFD計算很不友好， 因為常見的CFD工具諸如 SHIPFLOW, STAR-CCM+, FINE/Marine都對船體表面質(zhì)量有一定要求。
問題來了：我們?nèi)绾尾拍?em>創(chuàng)建一個完全封閉（Watertight）的船體表面以及相應的流體域？
典型的NAPA輸出的船體幾何
挑戰(zhàn)
當我們仔細觀察這些碎面的表面網(wǎng)格，你會發(fā)現(xiàn)相鄰碎面的邊界并不重合，因此會留有空隙。 常見的CFD網(wǎng)格生成器，很難將這些縫隙自動修復。即便是CAESES自帶的Trimesh功能（快速縫合并將表面三角網(wǎng)格化）， 也很難處理這種情況，紅色高亮顯示縫隙太大，無法縫合。
如果我們將縫合的閥值調(diào)大，試圖將紅色的大縫隙給閉合，結(jié)果也是徒勞的，因為此時其它小的碎面邊界也會被強制粘合（邊界距離小于閥值）。下圖顯示了另外一種情況就是碎面邊界相互穿刺，顯然這些都不是我們想要的。
在傳統(tǒng)的CAD軟件中，手動修復這些幾何錯誤是相當枯燥的工作，如何通過點幾下鼠標就能解決這些問題，是我們要在CAESES中努力實現(xiàn)的。
自動化解決方案
近期，我們在CAESES中開發(fā)出了這樣一個全自動化的解決方案，當然船體幾何如果是重度破損的話，可能會不奏效。然而從我們接觸到的絕大多數(shù)案例來看，這個解決方案還是有效的，非常干凈利落。
目標是NAPA IGS文件以及其它一些CAD軟件（Rhino等）輸出的幾何，我們研發(fā)出了針對船體曲面特征的縫合修復技術(shù)-BRep，Brep技術(shù)可以生成一個完全封閉的船體幾何，通過它再創(chuàng)建流體計算域就沒有任何問題了。
展開 最終完成的計算域模型如圖5所示。
圖 5 最終計算域模型
Step 6：總結(jié)
利用ICEM CFD，通過選擇實體模型的內(nèi)流面直接構(gòu)造計算域模型。
2
外流場計算域創(chuàng)建
利用ICEM CFD的Body概念創(chuàng)建外流場計算域是一件非常容易的事情，在利用這一功能之前需要利用幾何創(chuàng)建功能創(chuàng)建外部幾何。
本例的幾何模型如圖6所示。創(chuàng)建該幾何的外流場計算域模型。
圖 6 實體幾何
Step 1：創(chuàng)建外部域
對于外流場區(qū)域，常見的形狀包括：方形（box），圓柱型(（Cylinder）、球形等。本例使用方型計算域。
ICEM CFD提供了一系列常見實體幾何直接創(chuàng)建方式，利用Geometry標簽頁下按鈕，選擇功能按鈕。ICEM能直接創(chuàng)建的幾何如圖7所示。
圖 7 直接幾何
選擇創(chuàng)建Box，輸入?yún)?shù)如圖8所示。
圖 8 輸入?yún)?shù)
這里選用Entity Bounds方式，選擇需要包裹的幾何體，然后設定X,Y,Z方向放大倍數(shù)。也可以勾選Adjust min/max values項，手動設置X,Y,Z最大最小值。形成的幾何如圖9所示。
圖 9 形成幾何
Step 2：創(chuàng)建body
ICEM CFD中的body是用于標志計算域的。一個Body是一個封閉的幾何，在生成網(wǎng)格過程中，軟件會搜索Body區(qū)域。
利用材料點方式創(chuàng)建Body。
選擇Geometry標簽頁下的工具按鈕，進入Body創(chuàng)建面板，選擇方式創(chuàng)建Body。設置Part名為Fluid，如圖10所示。
圖 10 Body創(chuàng)建
選擇如圖11所示的兩個點，創(chuàng)建Body。
展開 ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析最初用于汽車行業(yè)薄板結(jié)構(gòu)(1-3 mm) 的焊接分析模擬，采用薄殼搭建有限元模型，相關(guān)工業(yè)應用也都針對于此類結(jié)構(gòu)進行。ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析采用結(jié)構(gòu)應力法進行計算，具有好的網(wǎng)格不敏感性，目前該方法也適用于以實體建模的焊縫疲勞分析。
限于篇幅本文僅針對角焊縫（殼體）焊縫單元創(chuàng)建和計算的準則基于ANSYS nCode Theory手冊進行編寫，關(guān)于搭接焊縫、激光焊等請參考相關(guān)文獻資料。
兩名筆者水平極為有限，錯誤必然較多，另原稿成稿較早且截取原稿部分并非完整，某種程度未能緊跟相關(guān)技術(shù)發(fā)展，因此嚴禁直接應用于企業(yè)項目的產(chǎn)品分析以免造成重大事故和傷害。另外本文建立的焊縫有限元模型不能作為評估焊縫極限強度的方法進行使用。
一、殼體焊縫有限元建模通用原則
不同類型的焊縫形式具有不同的分析方式，需要根據(jù)焊縫種類進行分組，每一個有限元輸入分組應對應疲勞引擎中對應的有限元焊縫類型，并設置一個合理的參數(shù)數(shù)值。
對于以薄殼單元建立焊縫有限元建模具有一定的通用準則：
① 網(wǎng)格應以4節(jié)點四邊形單元為主，表達金屬薄板的中面。
② 以單排或雙排殼單元進行焊縫建模表達。
③ 焊縫網(wǎng)格規(guī)整，尺寸以5mm為最好，規(guī)避三角形網(wǎng)格出現(xiàn)。
④ 疲勞分析焊縫單元需設置特殊焊接屬性。
⑤ 焊縫單元法向保證設置法向朝外。
⑥ 毗鄰焊縫的單元的非平均化節(jié)點應力被提取作為焊趾和焊根疲勞計算評估使用，該應力也可以是平均化的或在單元邊長的中點處進行計算，通過在“ANSYS Group Properties”中設置“WeldLocation = MidElementEdge”進行考慮。
展開 
ansys創(chuàng)建計算域的相關(guān)專題、標簽、搜索
ansys創(chuàng)建計算域的最新內(nèi)容
CAESES作為船舶水動力優(yōu)化平臺，經(jīng)常要面對各式各樣的原始船體幾何，其中就有NAPA生成的IGS. 熟悉NAPA的人都知道，NAPA輸出的船體文件是由大量的碎面拼接而成, 碎面之間存在縫隙，并有穿刺重疊，對CFD計算很不友好， 因為常見的CFD工具諸如 SHIPFLOW, STAR-CCM+, FINE/Marine都對船體表面質(zhì)量有一定要求。
問題來了：我們?nèi)绾尾拍軇?chuàng)建一個完全封閉
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析最初用于汽車行業(yè)薄板結(jié)構(gòu)(1-3 mm) 的焊接分析模擬，采用薄殼搭建有限元模型，相關(guān)工業(yè)應用也都針對于此類結(jié)構(gòu)進行。ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析采用結(jié)構(gòu)應力法進行計算，具有好的網(wǎng)格不敏感性，目前該方法也適用于以實體建模的焊縫疲勞分析。
限于篇幅本文僅針對角焊縫（殼體）焊縫單元創(chuàng)建和計算的準則基于ANSYS
ICEM CFD中沒有幾何實體的概念，其中的Body指的是封閉的曲面。利用此特性可以快速實現(xiàn)內(nèi)外流計算域的抽取。
1 內(nèi)流計算域幾何抽取
內(nèi)流場計算域幾何抽取在ICEM CFD中十分容易實現(xiàn)，我們所要進行的工作是：創(chuàng)建進出口邊界面，刪除外部邊界即可。下面以一個簡單幾何實例來描述這一過程。本例只為演示，所選幾何較為簡單
