Hexpress的案例
本田通過 NUMECA 的 AutoSeal 和 OMNIS/Hexpress 展示了網(wǎng)格速度的重大
這就是 AutoSeal 與 OMNIS/Hexpress相結(jié)合 可以發(fā)揮巨大作用的地方，本田是其早期采用者之一。
本田已經(jīng)是 OMNIS/Hexpress 的長(zhǎng)期用戶，而 AutoSeal 技術(shù)是使他們的設(shè)計(jì)過程更加高效的合乎邏輯的下一步。他們首次選擇將其應(yīng)用于機(jī)艙內(nèi)飾設(shè)計(jì)，對(duì)結(jié)果非常滿意。Honda Automotive 的總工程師 Akio Takamura 先生報(bào)告說，以前熟練的工程師通常需要整整一周的時(shí)間來封閉機(jī)艙空間的所有孔洞，而現(xiàn)在使用 AutoSeal 后整個(gè)過程縮短到大約一小時(shí)。該技術(shù)的穩(wěn)健性得到了明確證明：他們?cè)谑N不同的車型上取得了 100% 的成功率。
“在過去的幾年里，我們觀察到每個(gè)版本的 OMNIS/Hexpress 都有加速改進(jìn)，但這是一個(gè)重大突破。”
-先生。本田汽車總工程師 Akio Takamura
以下是它的工作原理：基于連續(xù)的八叉樹改進(jìn)，AutoSeal 能夠檢測(cè)臟幾何體的哪些單元格實(shí)際上位于其內(nèi)部或外部。這允許系統(tǒng)在給定的用戶定義閾值下逐步識(shí)別缺失的表面。AutoSeal 隨后會(huì)自動(dòng)封閉這些孔洞和空腔的表面。
該過程的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以由一個(gè)人在同一環(huán)境中完成：在 AutoSeal 運(yùn)行后直接傳遞到網(wǎng)格設(shè)置，無需為此與設(shè)計(jì)部門來回走動(dòng)。為了測(cè)試這些網(wǎng)格是否返回與 CAD 模型完全相同的結(jié)果，本田決定對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)性能計(jì)算進(jìn)行比較。Takamura 先生說，他們研究了十多種不同型號(hào)的熱交換器的空氣動(dòng)力系數(shù)和通過風(fēng)速，發(fā)現(xiàn)這些型號(hào)之間幾乎沒有差異。
為了在 CAD 準(zhǔn)備就緒后進(jìn)一步加快該過程，本田使用 OMNIS/Hexpress 的獨(dú)特功能在分布式內(nèi)存上進(jìn)行并行網(wǎng)格劃分。該技術(shù)允許同時(shí)在多臺(tái)計(jì)算機(jī)或集群模式下并行生成網(wǎng)格。結(jié)果，可以在幾分鐘內(nèi)創(chuàng)建數(shù)千萬個(gè)細(xì)胞。
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圖 1：要優(yōu)化的工業(yè)風(fēng)扇螺旋槳和蝸殼以及使用 Hexpress 創(chuàng)建的表面網(wǎng)格
方法
首先，我們使用 FINE /Open 進(jìn)行了一系列的阻風(fēng)門到失速模擬，F(xiàn)INE /Open 是一個(gè)包含 NUMECA 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格器的 CFD 求解器包，并將結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以證明對(duì) CFD 和設(shè)置的信心，
快速網(wǎng)格生成
Hexpress用于捕獲蝸殼和葉輪的細(xì)節(jié)，并生成具有邊界層的 7.5M 節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格。要執(zhí)行性能曲線的穩(wěn)態(tài)計(jì)算，只需對(duì)葉輪的一個(gè)流動(dòng)路徑進(jìn)行網(wǎng)格劃分即可。每次計(jì)算使用 96 個(gè)核，并在一個(gè)小時(shí)內(nèi)達(dá)到完全收斂。
圖 2 : 所有數(shù)據(jù)庫和優(yōu)化樣本相對(duì)于目標(biāo)值的散點(diǎn)圖（星號(hào)表示的最佳樣本）（左上）通過自組織圖（右上）每個(gè)輸入的參數(shù)之間的相關(guān)性和反相關(guān)性通過方差分析顯示參數(shù)對(duì)結(jié)果的貢獻(xiàn)（下）使用留一法 (LOO) 圖顯示模型可靠性（右下）
優(yōu)化 #1：確定影響性能的參數(shù)
首先，我們確定了對(duì)離心風(fēng)機(jī)性能的主要影響，以便有效地進(jìn)行優(yōu)化。因此，我們選擇了 20 個(gè)參數(shù)來定義輪轂和護(hù)罩的幾何形狀、機(jī)翼金屬角度以及機(jī)翼彎度和傾斜度。這些參數(shù)是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。對(duì)于每組參數(shù)，我們?cè)?FINE/Design3D 中創(chuàng)建了一個(gè)新的幾何圖形，并利用專用的 Python 腳本來節(jié)省在 OMNIS/Hexpress 中生成非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的時(shí)間。參數(shù)化后，使用 Minamo 模塊在 FINE/Design3D 中生成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) (DOE) 數(shù)據(jù)庫。Minamo 數(shù)據(jù)挖掘工具的優(yōu)化基于進(jìn)化算法，并采用替代模型以實(shí)現(xiàn)更好的收斂。構(gòu)建了一個(gè)包含 70 個(gè)樣本的數(shù)據(jù)庫，覆蓋設(shè)計(jì)空間，在三個(gè)流速（失速、近設(shè)計(jì)點(diǎn)和節(jié)流）下總共有 210 個(gè) CFD 結(jié)果。通過應(yīng)用網(wǎng)格到網(wǎng)格的插值來改進(jìn)每個(gè) CFD 的初始化，我們能夠?qū)⒌螖?shù)（CPU 時(shí)間）減少 25%。
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Tim Conners，Boom Supersonic 首席推進(jìn)工程師
為這項(xiàng)任務(wù)選擇了非結(jié)構(gòu)化六邊形網(wǎng)格劃分工具 OMNIS/Hexpress 和非結(jié)構(gòu)化流動(dòng)求解器 OMNIS/Open-DBS with OpenLabs 。除了減少計(jì)算資源外，Boom 還能夠在大部分運(yùn)行中利用 NUMECA 獨(dú)特的收斂加速技術(shù) CPUBooster。
優(yōu)化項(xiàng)目
在過去的一年里，一些設(shè)計(jì)研究將 NUMECA 解決方案用于 XB-1 和 Overture，包括：
入口排放室流出文丘里管尺寸和二次流路性能驗(yàn)證。這些小案例最初在筆記本電腦上運(yùn)行，后來作為工作流程的一些初步測(cè)試轉(zhuǎn)移到 Rescale 云計(jì)算平臺(tái)
用于求解器驗(yàn)證的獨(dú)立噴射器噴嘴模擬，與之前的內(nèi)部方法相比，巡航時(shí)噴嘴總推力系數(shù)的百分比差異為 0.1%。在 Rescale 的 360 個(gè)內(nèi)核上運(yùn)行了多達(dá) 1 億個(gè)單元的網(wǎng)格模擬
冷卻門尺寸研究。24 個(gè)案例的 1 億個(gè)單元的結(jié)果用于表征噴射器噴嘴的流動(dòng)泵送特性，并幫助匹配入口和噴嘴的流動(dòng)時(shí)間表
Overture 機(jī)翼/機(jī)身和機(jī)翼/機(jī)身/機(jī)艙模擬。為全跨度模型生成了 200-2.5 億個(gè)單元格的網(wǎng)格，并在巡航條件下進(jìn)行了模擬，以將粘性結(jié)果與保真度較低的初步設(shè)計(jì)工具和非粘性模擬進(jìn)行比較
跨越飛行包線的噴射器噴嘴分析（在旁邊開發(fā)）
噴射器噴嘴分析
該分析是 XB-1 演示器開發(fā)的一部分。目的是對(duì)跨越飛行包線的噴射器噴嘴進(jìn)行分析。
嚙合
為了減少工程時(shí)間并簡(jiǎn)化網(wǎng)格劃分過程，集成從 CAD 級(jí)別開始，通過命名幾何體的每個(gè)零件/表面。然后將 CAD 文件傳輸?shù)?OMNIS/Hexpress，后者根據(jù)每個(gè)零件/表面的名稱應(yīng)用特定的網(wǎng)格細(xì)化。
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Omnis/Hexpress – Surface to volume meshing approach
Omnis/Hexpress extends its unstructured mesh generation tool set with the surface-to-volume module.
The surface-to-volume module allows generating 3D grids with high-quality surface meshes, aligned with the geometry and with smooth and thickness-controlled viscous layers when the geometry is clean and conformal.
Omnis/Autogrid - Meridional effects with autoblocking (beta)
Omnis/AutoGrid can now generate multi-block structured meshes of axisymmetric meridional effects (e.g. seal leakage, bleed or cavities) connected to the channel of the turbomachinery configuration.
Omnis/Turbo – Coarse grid simulation
The Omnis/Turbo simulation can run on a coarser grid level with the same mesh and simulation setup.
展開 
Numeca AutoGrid5介紹
『AutoMesh』 NUMECA公司針對(duì)各行業(yè)工業(yè)產(chǎn)品的自身特點(diǎn)，創(chuàng)新性地推出了一體化網(wǎng)格生成系統(tǒng)—AutoMesh，該網(wǎng)格生成系統(tǒng)包括結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成器IGG與AutoGrid，非結(jié)構(gòu)化全六面體網(wǎng)格生成器HEXPRESS以及混合網(wǎng)格生成器HEXPRESS/Hybrid，幾款生成器各具特點(diǎn)，與主流的CAD軟件以及CFD軟件均具備接口，用戶可根據(jù)不同行業(yè)和產(chǎn)品需求選擇不同的網(wǎng)格劃分方式和工具，為用戶提供了專業(yè)快速的解決方案。 優(yōu)勢(shì)：業(yè)界功能最為強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分解決方案，快速高效的結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，適用于所有的流體機(jī)械；極大減少網(wǎng)格劃分的時(shí)間和精力，讓用戶專注于分析物理問題。 『AutoGrid 5』 AutoGrid 5是AutoMesh中的重要組成模塊，它是基于模板技術(shù)的葉輪機(jī)械全自動(dòng)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成器，在葉輪機(jī)械領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用和好評(píng)。 其獨(dú)有的Row Wizard功能，采用預(yù)先內(nèi)置多種葉輪機(jī)械網(wǎng)格模板的方式來避免用戶對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)分布的大量手動(dòng)調(diào)整，在保證網(wǎng)格質(zhì)量的前提下，大幅減少了工程師的工作量和網(wǎng)格劃分所需時(shí)間。在導(dǎo)入幾何之后，應(yīng)用網(wǎng)格模板生成高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格只需要數(shù)分鐘時(shí)間。 AutoGrid 5是基于模板技術(shù)的葉輪機(jī)械全自動(dòng)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成器，在葉輪機(jī)械領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用和好評(píng)。其獨(dú)有的Row Wizard功能，采用預(yù)先內(nèi)置多種葉輪機(jī)械網(wǎng)格模板的方式來避免用戶對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)分布的大量手動(dòng)調(diào)整，在保證網(wǎng)格質(zhì)量的前提下，大幅減少了工程師的工作量和網(wǎng)格劃分所需時(shí)間。在導(dǎo)入幾何之后，應(yīng)用網(wǎng)格模板生成高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格只需要數(shù)分鐘時(shí)間。
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結(jié)論
通過與 Fidelity Hexpress 和 Fidelity Flow 的合作，可以更深入地了解旋轉(zhuǎn)輪周圍的流場(chǎng)及其對(duì)壓力阻力的影響。車輪的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致車輪阻力降低 40%，整車的C d A 降低 10%。該案例研究增加了我們對(duì)仿真解決方案的信心，因?yàn)榻Y(jié)果非常接近實(shí)驗(yàn)測(cè)試（道路測(cè)試和風(fēng)洞測(cè)試）。
參考
Borgions K., Holemans T.，太陽能汽車旋轉(zhuǎn)輪的空氣動(dòng)力學(xué)模擬。KU Leuven，工程技術(shù)學(xué)院。碩士論文, 2019.
Vandervelpen E., Uten J.，用于太陽能汽車空氣動(dòng)力學(xué)模擬的湍流模型測(cè)試，KU Leuven，工程技術(shù)學(xué)院。碩士論文, 2018.
文章來源：cadence博客
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在靈活性方面，Omnis/Hexpress 用戶可以選擇帶有懸掛節(jié)點(diǎn)的全六面體網(wǎng)格，或混合元素共形網(wǎng)格，用于“不太干凈”幾何體的 V2S 方法，或 S2V 方法，inflation，你可以例如，選擇通過變形或擠壓插入邊界層。例如，本田工程師正在分析引擎蓋下的 CFD 空氣動(dòng)力學(xué)和熱力儀表：散熱器風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)艙和外圍設(shè)備周圍的氣流、排氣系統(tǒng)等。預(yù)處理階段過去既耗時(shí)又繁瑣。切換到 Omnis/Hexpress 后，我們能夠?qū)?CPU 使用率提高三倍，并將工程時(shí)間從數(shù)周縮短至 30 分鐘/網(wǎng)格。
“本田工程師正在對(duì)引擎蓋進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)和熱力計(jì)算。他們的預(yù)處理階段過去既耗時(shí)又繁瑣。改用 Omnis/Hexpress 后 3 我們能夠?qū)⑵浞叮瑢⑽覀兊墓こ虝r(shí)間從數(shù)周減少到 30 分鐘/網(wǎng)。”
就出色的網(wǎng)格質(zhì)量和減少的單元數(shù)而言，全自動(dòng)生成多塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格長(zhǎng)期以來一直是一個(gè)目標(biāo)。AutoGrid5 在推進(jìn)、能源和發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的這一領(lǐng)域得到全球認(rèn)可。基于向?qū)А⑻囟ㄓ趹?yīng)用程序的工作流程使用戶能夠在幾分鐘內(nèi)生成超過 1 億個(gè)高質(zhì)量單元格，只需單擊幾下即可解決廣泛的渦輪機(jī)械應(yīng)用程序。
結(jié)合機(jī)翼中的高質(zhì)量結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和蝸殼中的全六面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，Omnis 通常可以在 30 分鐘到每百萬節(jié)點(diǎn)每個(gè)核心 2 小時(shí)內(nèi)收斂流動(dòng)求解器（圖 5）。福特證明，可以使用 12 個(gè)內(nèi)核在 2 小時(shí)內(nèi)在 3-4 種操作條件下對(duì)新設(shè)計(jì)進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)分析。考慮到使用標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)求解器完成此任務(wù)需要一整天，這是一個(gè)令人驚訝的結(jié)果。
“福特聲稱它可以在 2 小時(shí)內(nèi)使用 12 個(gè)內(nèi)核在 3-4 種操作條件下對(duì)新設(shè)計(jì)進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)分析。與 Solver 相比，結(jié)果非常好。”
多功能求解器技術(shù)
現(xiàn)在通常使用多個(gè)求解器來解決復(fù)雜的工程仿真任務(wù)。
展開 使用 Fidelity FINE Marine 預(yù)測(cè)船體阻力曲線
2023 年 3 月 28 日? 4 分鐘閱讀
在此用戶案例中，Marintek 使用 Fidelity Fine/Marine 和 Hexpress 對(duì)規(guī)劃船體的阻力曲線進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)模型測(cè)試案例對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。
參與團(tuán)隊(duì)
最終用戶： Elo?se Croonenborghs，挪威特隆赫姆海事部門 MARINTEK 的研究科學(xué)家
團(tuán)隊(duì)專家：挪威特隆赫姆海事部門 MARINTEK 研究科學(xué)家 Sverre Anders Alterskj?r
最終客戶專家： Canan T?RYAK?，STM，土耳其安卡拉
軟件提供商： NUMECA International SA
公司簡(jiǎn)介
挪威海洋技術(shù)研究所( MARINTEK ) 為全球市場(chǎng)進(jìn)行海洋技術(shù)研發(fā)，主要是在海洋、石油和天然氣領(lǐng)域以及海洋能源領(lǐng)域。MARINTEK 的主要辦公室和實(shí)驗(yàn)室位于挪威特隆赫姆。他們的商業(yè)服務(wù)和研究活動(dòng)戰(zhàn)略一直是物理和數(shù)值建模方法的合理結(jié)合。船舶和螺旋槳性能的預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)優(yōu)化過程、尾流分析以及推進(jìn)器-船體相互作用的研究只是 CFD 應(yīng)用于船舶流體動(dòng)力學(xué)的幾個(gè)例子。
STM于 1991 年根據(jù)國防工業(yè)執(zhí)行委員會(huì)的法令成立，為土耳其武裝部隊(duì) (TAF) 和國防工業(yè)副部長(zhǎng) (SSM) 提供系統(tǒng)工程、技術(shù)支持、項(xiàng)目管理、技術(shù)轉(zhuǎn)讓和后勤支持服務(wù)。此外，為國防系統(tǒng)開發(fā)軟件技術(shù)，并建立/運(yùn)營(yíng)用于軟件開發(fā)、維護(hù)或支持的國家軟件中心。
用戶案例
通過 CFD 模擬和模型試驗(yàn)評(píng)估了一艘新巡邏船在平靜水面條件下的總船舶阻力。船體形式由STM開發(fā)，其尺寸如下表：
CFD 模擬
船體的總阻力是使用不同速度下的 CFD 模擬計(jì)算得出的。這些模擬是在深水條件下使用 Fidelity FINE Marine 全尺寸進(jìn)行的。
展開 關(guān)于CFD網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化
Numeca公司的hexpress的非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格是用的一種吸附的方法。反正你還是要花點(diǎn)功夫。
另外一點(diǎn)就是，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格可以直接應(yīng)用于各種非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的CFD軟件，比如你在gridgen里面生成了一個(gè)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，用fluent讀入就可以了。fluent是非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格CFD軟件，它會(huì)忽略那些結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)信息（也就是B,I,J,K），當(dāng)成簡(jiǎn)單的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格讀入。非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格就不能用在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的CFD求解器了。
結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格仍然是CFD工程師的首選。非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格也還湊合，四面體網(wǎng)格我就不喜歡了。數(shù)量多，計(jì)算慢，后處理難看。簡(jiǎn)單說，如果非結(jié)構(gòu)化即快又好，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格早就被淘汰了。
總結(jié)一下：
結(jié)構(gòu)化六面體：建立拓?fù)洌ㄋ熊浖ridgen,icem什么的都是一種拓?fù)涓拍睿缑娌灰粯恿T了），生成網(wǎng)格
非結(jié)構(gòu)化六面體：學(xué)習(xí)軟件，gambit用掃描方法，hexpress用吸附方法，按照步驟就行了。
非結(jié)構(gòu)化四面體：簡(jiǎn)單，看兩頁教程，搞定，就是簡(jiǎn)單填充，沒什么技術(shù)含量！
其他非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，棱形等等：學(xué)習(xí)軟件，按照步驟，很容易。
不管用什么網(wǎng)格軟件，我們最好有比較扎實(shí)的CAD(pro/e, solidworks, UG什么的)基礎(chǔ)。熟練的CAD技術(shù)太重要了。
展開 產(chǎn)品創(chuàng)新 I OMNIS – 如何在汽車領(lǐng)域應(yīng)對(duì)當(dāng)今和未來的多物理場(chǎng)仿真挑戰(zhàn)？
非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成為處理幾何體的復(fù)雜性提供了更多的靈活性；同時(shí)，OMNIS/Hexpress 用戶可以選擇帶有懸掛節(jié)點(diǎn)的全六面體網(wǎng)格，或混合元素共形網(wǎng)格，“不太整潔”的幾何體容限體積到表面的方法，或表面到體積的方法，膨脹、變形或擠壓邊界層膨脹技術(shù)，等等。
例如，Honda的工程師負(fù)責(zé)執(zhí)行和分析引擎蓋下的 CFD 氣動(dòng)熱計(jì)算：散熱器風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)艙/外圍設(shè)備周圍的流體、排氣系統(tǒng)等——
“
我們的預(yù)處理階段曾經(jīng)十分耗時(shí)且繁瑣。在切換到 OMNIS/Hexpress 后，成功地將 CPU 時(shí)間縮減到過去的三分之一，工程時(shí)間縮短到每個(gè)網(wǎng)格 30 分鐘，取代原先的幾周時(shí)間。
Honda（本田公司）
”
圖3：Honda工程師負(fù)責(zé)執(zhí)行和分析引擎蓋下的 CFD 氣動(dòng)熱計(jì)算，借助OMNIS/Hexpress，成功地將 CPU 時(shí)間縮減到過去的三分之一。
多年來，業(yè)內(nèi)一直致力于實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的多模塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成，因?yàn)樗哂凶吭降木W(wǎng)格質(zhì)量，并且單元數(shù)量更少。在這一領(lǐng)域，AutoGrid5 是推進(jìn)器、能源和發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)中無可爭(zhēng)議的全球標(biāo)準(zhǔn)。通過其基于向?qū)У膶Ｓ霉ぷ髁鞒蹋梢灾笇?dǎo)用戶在幾分鐘內(nèi)為廣泛的渦輪機(jī)械應(yīng)用生成 100M 以上的高質(zhì)量單元。
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對(duì)于網(wǎng)格劃分，他們使用了Omnis Hexpress，特別關(guān)注非結(jié)構(gòu)化、共形、多塊網(wǎng)格劃分，為復(fù)雜、詳細(xì)的網(wǎng)格提供了令人印象深刻的周轉(zhuǎn)速度。
嚙合
模擬需要一個(gè)高質(zhì)量的網(wǎng)格，其中包含用于汽車所有部分的塊，這些塊可以充當(dāng)散熱器或熱源，或者在熱傳導(dǎo)、對(duì)流或輻射中發(fā)揮重要作用。
相鄰網(wǎng)格塊和相應(yīng)界面的定義是自動(dòng)完成的，顯著減少了設(shè)置工程時(shí)間。這也確保了所有塊之間的連接是共形和匹配的，消除了由插值引起的不準(zhǔn)確。
使用 Omnis Hexpress，可以立即導(dǎo)入原始的、不完美的 CAD 數(shù)據(jù)，無需任何手動(dòng)預(yù)處理或調(diào)整。這意味著可以進(jìn)一步顯著節(jié)省工程時(shí)間。
圖 1：本田 CR-V 車型的幾何和網(wǎng)格組合視圖
圖 2：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的剖切部分，排氣歧管內(nèi)有空氣，網(wǎng)格完全共形的外部空氣
總的來說，由此產(chǎn)生的多塊網(wǎng)格包含 57 個(gè)不同的塊，所有這些塊都通過節(jié)點(diǎn)共形界面連接。對(duì)于可行性研究，第一次嘗試沒有插入粘性層。相反，壁函數(shù)用于模擬邊界層中的流動(dòng)。這種方法導(dǎo)致了 4.2 億個(gè)單元的網(wǎng)格大小，涵蓋流體和固體域，在 32 個(gè)核心上在不到 9 小時(shí)的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建。
共軛傳熱
為了獲得真實(shí)和準(zhǔn)確的傳熱預(yù)測(cè)，在能量方程中考慮了幾何體的不同固體部分，并分解了熱傳導(dǎo)方程。固體的熱性能由它們的導(dǎo)熱系數(shù)表征。在固液界面，熱通量基于固體和流體之間的溫度梯度隱式應(yīng)用。
表面對(duì)表面輻射
發(fā)動(dòng)機(jī)表面、排氣管和其他框架之間的輻射能交換幾乎不受氣流影響，因此選擇表面對(duì)表面 (S2S) 輻射模型來模擬冷熱部件之間的輻射熱交換.
通常假設(shè)所有表面都是灰色的漫反射器（因此也是吸收器），以及灰色的漫反射器。有了這些假設(shè)，就可以應(yīng)用輻射度-輻照度方法 [2]，需要計(jì)算視角因子。
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不要讓渦流繩束縛您的水輪機(jī)
如圖 4所示，對(duì)于水輪機(jī)，尾水管的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格在 Omnis Hexpress 上執(zhí)行，而葉輪和導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格在 Omnis Auto Grid 上執(zhí)行。
圖 4. 使用 Omnis Auto Grid 的轉(zhuǎn)輪葉片、導(dǎo)流葉片和固定葉片的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（左側(cè)）和使用 Omnis Hexpress 的尾水管的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（右側(cè)）。
在處理不穩(wěn)定或偏離設(shè)計(jì)的模擬時(shí)，需要設(shè)置每次旋轉(zhuǎn)的時(shí)間步長(zhǎng)。為了加速模擬，可以使用 Omnis OpenLabs 更改整個(gè)模擬的時(shí)間步長(zhǎng)。Openlabs 中的 Omnis Open-Pressure-Based Solver (PBS) 是一種易于使用的多物理場(chǎng)求解器，可提供快速準(zhǔn)確的結(jié)果；并完全集成到 Omnis 平臺(tái)中。Omnis 還提供了一個(gè)用于后處理的自定義界面，為同一項(xiàng)目啟用不同的視圖。如圖 5所示，用戶可以使用單一界面觀察葉片到葉片切口之間的靜壓、速度流線以及尾水管內(nèi)的 3-D 流場(chǎng)圖像。
圖 5. 單個(gè)界面上仿真的不同視圖（左側(cè)）以及功率和效率方面的性能是使用山圖（右側(cè)）計(jì)算和可視化的。
結(jié)論
Cadence Omnis 為渦輪機(jī)械應(yīng)用提供了端到端的工作流程，使工程師能夠生成高質(zhì)量的網(wǎng)格（結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化），運(yùn)行快速且穩(wěn)健的仿真，并分析穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài) CFD 結(jié)果。Omnis 中的快速工作流程通過混流式水輪機(jī)的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)仿真得到證明，允許用戶設(shè)計(jì)水輪機(jī)，減少由于渦繩引起的設(shè)計(jì)不穩(wěn)定性。
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展開 OMNIS – 如何在汽車領(lǐng)域應(yīng)對(duì)當(dāng)今和未來的多物理場(chǎng)仿真挑戰(zhàn)？
非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成為處理幾何體的復(fù)雜性提供了更多的靈活性；同時(shí)，OMNIS/Hexpress 用戶可以選擇帶有懸掛節(jié)點(diǎn)的全六面體網(wǎng)格，或混合元素共形網(wǎng)格，“不太整潔”的幾何體容限體積到表面的方法，或表面到體積的方法，膨脹、變形或擠壓邊界層膨脹技術(shù)，等等。
例如，Honda的工程師負(fù)責(zé)執(zhí)行和分析引擎蓋下的 CFD 氣動(dòng)熱計(jì)算：散熱器風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)艙/外圍設(shè)備周圍的流體、排氣系統(tǒng)等。他們的預(yù)處理階段曾經(jīng)十分耗時(shí)且繁瑣。在切換到 OMNIS/Hexpress 后，他們成功地將 CPU 時(shí)間縮減到過去的三分之一，工程時(shí)間縮短到每個(gè)網(wǎng)格 30 分鐘，取代原先的幾周時(shí)間。
多年來，業(yè)內(nèi)一直致力于實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的多模塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成，因?yàn)樗哂凶吭降木W(wǎng)格質(zhì)量，并且單元數(shù)量更少。在這一領(lǐng)域，AutoGrid5 是推進(jìn)器、能源和發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)中無可爭(zhēng)議的全球標(biāo)準(zhǔn)。通過其基于向?qū)У膶Ｓ霉ぷ髁鞒蹋梢灾笇?dǎo)用戶在幾分鐘內(nèi)為廣泛的渦輪機(jī)械應(yīng)用生成 100M 以上的高質(zhì)量單元。
OMNIS 將葉片部分的高質(zhì)量結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與渦流部分的全六面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合，使流體求解器以每百萬節(jié)點(diǎn)、每個(gè)內(nèi)核 30 分鐘至 2 小時(shí)的速度完成收斂（圖 2）。Ford（福特公司）證明，使用十幾個(gè)內(nèi)核，在 3-4 個(gè)工作條件下新設(shè)計(jì)的氣動(dòng)分析可以在 2 小時(shí)內(nèi)完成！與標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)求解器相比，這個(gè)結(jié)果令人印象深刻，因?yàn)楹笳咝枰徽斓臅r(shí)間才能完成。
廣泛的求解器技術(shù)
現(xiàn)在，人們會(huì)使用多個(gè)求解器來解決復(fù)雜的工程仿真任務(wù)。這種方法被廣泛用于多物理學(xué)仿真，其中為特定物理學(xué)特性而設(shè)計(jì)的求解器被結(jié)合起來，用于分析不同物理現(xiàn)象對(duì)所分析幾何體整體行為的影響以及它們的相互作用。覆蓋從流體-結(jié)構(gòu)相互作用仿真到航空聲學(xué)分析和各種復(fù)雜的流動(dòng)物理學(xué)，如多相和多物種流，以及與優(yōu)化框架的聯(lián)系。
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Cadence Fidelity的前處理AutoMesh由AUTOSEAL、POINTWISE、AutoGrid5、HEXPRESS四個(gè)模塊組成：
AUTOSEAL是一個(gè)全自動(dòng)、并行式極速完成洞縫搜索與幾何密封工具，能夠幫助工程師非常快地將粗糙的不封閉的CAD處理成密封幾何。從CAD或STL到密封幾何體不到一分鐘。
Pointwise可以生成多塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和混合網(wǎng)格，支持導(dǎo)入多種CAD數(shù)據(jù)格式作為網(wǎng)格的生成基礎(chǔ)。可以對(duì)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行更多的控制，構(gòu)建多塊拓?fù)洌试S結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格在流場(chǎng)的任何地方聚集，這使得CFD工程師更容易構(gòu)建出高精度并且高性價(jià)比的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。Pointwise還擁有多種非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)，這些技術(shù)繼續(xù)將結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的控制和靈活性與自動(dòng)化相結(jié)合，擅長(zhǎng)對(duì)復(fù)雜模型生成高質(zhì)量非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。而且用戶可以從相同的圖形界面，輕松地在網(wǎng)格區(qū)塊間實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格到非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格之間的來回切換，很容易地根據(jù)局部的精度要求來定制生成最適合的網(wǎng)格。Pointwise是CFD工程師處理高復(fù)雜模型CFD網(wǎng)格的利器。
AutoGrid是一款自動(dòng)生成完全結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的利器，是當(dāng)今葉輪機(jī)械和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的標(biāo)桿，在幾分鐘內(nèi)提供高質(zhì)量的全自動(dòng)多塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。通過基于向?qū)У墓ぷ髁鞒蹋恍韬?jiǎn)單點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)， AutoGrid就能引導(dǎo)用戶從幾何體到網(wǎng)格的各種應(yīng)用。
HEXPRESS用來生成完全六面體或六面體主導(dǎo)的混合網(wǎng)格、可處理任意復(fù)雜幾何生成高質(zhì)量的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。高質(zhì)量網(wǎng)格的生產(chǎn)速度比其他CFD產(chǎn)品快兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
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