Fidelity Automesh
關注創建者：Fidelity CFD 創建時間：2023-05-23
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Cadence Fidelity Automesh復雜幾何網格解決方案
Cadence Fidelity Automesh復雜幾何網格解決方案（免費）【已結束】 直播時間：2023-02-28 19:30 直播內容： 龐雜的幾何文件、復雜的幾何結構，使得CFD仿真在網格制作上極其耗時。如何解放工程師的雙手，把更多的精力投入到結果分析和創新性能設計上，答案就在Cadence Fidelity AutoMesh。
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Fidelity Automesh的實例教程
2023 年 3 月 6 日? 1 分鐘閱讀
以下是 GKN Aerospace 關于Cadence Fidelity Automesh 工具的幾句話 ，這是他們用于渦輪機械應用的首選網格劃分工具。
商業挑戰
“作為航空航天市場的主要參與者，在 GKN Aerospace， 我們需要對我們使用的工具的功能提出非常嚴格的要求。在當前快節奏的 CFD 世界中，我們的工程師需要一個強大而快速的網格生成器，能夠準確捕捉我們復雜的渦輪機械幾何形狀。”
使用 Fidelity Automesh 的好處
“自從我們開始使用 Fidelity Automesh 以來， 我們 能夠將網格劃分時間減少五分之一，使我們能夠花更多時間進行后處理并解決我們真正的挑戰，”來自 瑞典 GKN Aerospace Engine Systems的一名員工說。
“我的同事使用競爭對手的網格劃分工具跟不上我們！事實上，我的同事現在對Cadence Fidelity Automesh工具很感興趣。所以我們為他們組織了一次內部培訓。通過這次培訓，我們希望他們掌握網格劃分技術并將 Automesh 工具應用到 我們更大范圍的應用程序中。”
網格質量度量，即每個部分的最小偏斜度和網格生成時間，都列在表格中。
“借助 Fidelity Automesh，可以在幾個小時內生成圍繞多個葉片排的高質量周期性匹配網格。 排向導 會自動為每種類型的機器配置（軸流式壓縮機、軸流式渦輪機、離心式葉輪、等），為我們節省了大量時間。”
“我們正在研究許多 高級功能， 例如使用 ZR 效應的空腔、輪轂上的圓角、帶圓角的緩沖器、部分尖端間隙等，以提高將它們自動輕松地包含在最終網格中的可能性。這種網格劃分技術允許“我們可以更準確地捕捉流動的拓撲結構。
展開 復雜的幾何體可以通過 Fidelity Automesh 輕松劃分網格并提供非常精細的網格。由于許多特征是自動化的，它為用戶節省了大量時間來生成網格。此外，在 Fidelity Automesh中可以輕松修改 CAD 中對幾何體所做的任何小改動 。”
良好的網格是成功運行 CFD 分析的基礎之一。Fidelity Automesh 網格劃分工具用于對這個海洋包進行網格劃分。封裝具有復雜的幾何形狀，包括薄、小的表面、小孔和狹窄的管道。Fidelity Automesh 可以輕松地對像這樣的復雜幾何體進行網格劃分，并提供非常精細的網格。由于許多功能是自動化的，因此可以為用戶節省大量生成網格的時間。
此外，可以輕松修改對 CAD 中的幾何形狀所做的任何小改動。此功能幫助我們快速生成不同泄漏尺寸的網格。圖 3顯示了為其中一個氣體泄漏創建的網格。
圖 3：由 Fidelity Automesh 創建的 OP16 船用發電機組封裝網格
下面的圖 4 顯示了從 CFD 分析中獲得的泄漏之一的 LEL 體積云。以紅色顯示的 LEL 體積云代表 100% LEL 體積云，以綠色顯示的體積云代表氣體檢測器設定點將檢測到的體積云。根據氣體檢測器設定點（以綠色顯示）所需的體積云，定義了氣體檢測器的位置。如果外殼中有任何氣體泄漏，放置在這些位置的氣體探測器可確保檢測到泄漏。
Cadence 的網格劃分套件顯著縮短了我們的網格劃分時間并提高了網格質量，從而實現了更好的 CFD 仿真。
您想親自試用 Fidelity Automesh 嗎？
文章來源：cadence博客
展開 通過 Cadence 進行網格劃分
Cadence Fidelity Pointwise 是一個獨立的 CFD 網格生成器，提供全面的功能，包括幾何模型準備，使用各種技術生成網格，并與各種流體求解器兼容。在生成網格時，低層級實體將高層級實體粘合在一起，形成一個連續的網格，為網格構建技術和風格帶來了很大的靈活性。這種靈活性根植于 Fidelity Pointwise 產品的網格劃分理念，使其能夠涵蓋廣泛的工作流程。此外，網格拓撲結構與 CAD 的幾何形狀無關，非常靈活。Fidelity Pointwise 的不同網格劃分技術可以解決不同應用中的網格離散化問題。
Fidelity Pointwise 提供卓越的 CFD 網格劃分技術
1
支持多種網格類型
2
幾何模型修復
3
支持任何 CFD 求解器格式的網格劃分
Fidelity Automesh 技術可以自動執行原本費時費力的幾何體準備過程，同時不會損失任何幾何體細節，近乎實時地為 CFD 分析提供高質量網格。Fidelity Automesh 解決方案將不同的網格劃分技術整合到了一個工作流程之中。用戶可以在 Fidelity 環境中輕松地將流動求解器與 Fidelity 網格劃分技術結合使用，體驗高度簡化的工作流程。
展開 預處理和網格劃分
研究了 LT-EGR 噴射的 5 個幾何參數對壓氣機葉輪效率的影響：
EGR 噴射半徑
EGR 噴射和壓縮機之間的軸向距離
定義 EGR 在進氣管周圍方向的三個角度
EGR 幾何圖形是使用Fidelity Automesh中包含的 IGG 塊結構化網格生成器通過腳本生成的。該腳本會自動為每組新的五個參數生成一個新的幾何圖形。進氣管和壓氣機葉輪由雷諾提供，在仿真過程中保持不變。
在數值方面，車輪的網格由使用 Fidelity Automesh 的自動結構化網格生成器創建的高保真網格組成。只需要對車輪的一個周期性通道進行網格劃分。對于進氣管和 EGR，使用 Fidelity Hexpress 生成自動非結構化網格，該網格也包含在 Automesh 中。進氣管和 EGR 的網格化過程使用專用腳本自動進行，無論 EGR 的位置如何，都能確保高質量的網格。然后，重新組裝兩個網格。
Fidelity Automesh 中的 IGG 腳本生成的各種 EGR 幾何結構示例
非線性諧波法
Fidelity Flow中創新的非線性諧波 (NLH) 方法用于分析由進氣管和葉輪內的 EGR 產生的流動畸變。這種方法解決了頻域中的流動擾動，與最先進的時間推進模型相比，能夠以顯著降低的計算成本獲得高精度的數值結果。它允許將進氣管內產生的 360° 流動變形傳遞到車輪中，直接影響其空氣動力學性能。
對于模擬設置，流體被視為空氣作為理想氣體，并使用以下邊界條件：
主入口：總條件和流向
二次入口：Massflow
主出口：Massflow
第一個解決方案開始時使用每個域的常量值。
展開 這種方法需要：
Fine Marine 的重疊技術使水翼運動的自由度成為可能
高質量的體積網格，具有準確性和穩健性
一種基于 Fidelity Automesh 的新型網格生成方法
提議的方法是從遵循水翼形狀的初始彎曲塊啟動 NUMECA 的全六邊形非結構化網格生成器Fidelity Automesh（以前稱為 Hexpress）（見圖 2）。這確保了水翼表面和域邊界處的高質量網格。
圖 1：水翼艇尾流的 3D 表示
圖 2：箔片周圍的彎曲區域
然后使用 Fidelity Automesh 執行網格細化和粘性層。圖 3 和圖 4 說明了表面上細胞的良好對齊。
圖 3 和圖 4：肩部（右）和箔前緣（左）上的表面網格
因此，這個水翼網格被放置在笛卡爾背景網格內，允許穿越虛擬海洋。這兩個網格由于 Fine Marine 的重疊功能而連接，在水翼域的邊界處相互通信流量數據。
此外，為了確保理想的插值，自適應網格細化技術僅在絕對必要的地方動態細化單元：在模擬期間的自由表面位置和重疊的網格邊界處。因此，與應該估計細化的等效靜態網格相比，總網格大小減少了 800k 個單元。
圖 5：網格的前視圖（藍色：背景，紅色：水翼重疊）
圖 6：動態自由表面細化的側視圖
流固耦合的重要性
由于水翼是帆船在飛行過程中唯一接觸水面的部分，因此它們會承受高壓，并且它們的結構會發生足以影響其性能的變形，即使這種變形會保持相對較小和線性。因此，可以使用模態方法，它只需要預先計算結構的振型。然后可以在 Fine Marine 內部完全解決完整的交互，而無需與 FEA 代碼交互。由于箔的運動相對穩定，因此也可以使用一種新的更快的方法來求解結構變形：一種用于變形的準靜態方法，就像它用于運動一樣。
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Cadence Fidelity的前處理AutoMesh由AUTOSEAL、POINTWISE、AutoGrid5、HEXPRESS四個模塊組成：
AUTOSEAL是一個全自動、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。
Fidelity Automesh 解決方案將不同的網格劃分技術整合到了一個工作流程之中。用戶可以在 Fidelity 環境中輕松地將流動求解器與 Fidelity 網格劃分技術結合使用，體驗高度簡化的工作流程。
求解器
幾何設計和網格劃分部分提到，CSM仿真是在AxCent中進行的，CSM設置如下：
單通道模型 – 包括魚片
具有相對單元格大小的非結構化網格
一個操作點
使用材料 - 奧氏體不銹鋼（300 系列）
旋轉速度：= 1.15
= 100° 時的材料特性
對于 CFD 仿真，將從 Fidelity Automesh
復雜的幾何體可以通過 Fidelity Automesh 輕松劃分網格并提供非常精細的網格。由于許多特征是自動化的，它為用戶節省了大量時間來生成網格。此外，在 Fidelity Automesh中可以輕松修改 CAD 中對幾何體所做的任何小改動 。”
良好的網格是成功運行 CFD 分析的基礎之一。Fidelity Automesh 網格劃分工具用于對這個海洋包進行網格劃分。
這種方法需要：
Fine Marine 的重疊技術使水翼運動的自由度成為可能
高質量的體積網格，具有準確性和穩健性
一種基于 Fidelity Automesh 的新型網格生成方法
提議的方法是從遵循水翼形狀的初始彎曲塊啟動 NUMECA 的全六邊形非結構化網格生成器Fidelity Automesh（以前稱為 Hexpress）（見圖 2）。
為什么 GKN Aerospace 選擇 Fidelity Automesh
自從我們開始使用 Fidelity Automesh 以來，我們能夠將網格劃分時間減少五分之一，使我們能夠將更多時間花在后處理和解決我們真正的挑戰上，”瑞典 GKN Aerospace Engine Systems 的一名員工說。閱讀更多.
Fidelity Automesh 中的 IGG 腳本生成的各種 EGR 幾何結構示例
非線性諧波法
Fidelity Flow中創新的非線性諧波 (NLH) 方法用于分析由進氣管和葉輪內的 EGR 產生的流動畸變。這種方法解決了頻域中的流動擾動，與最先進的時間推進模型相比，能夠以顯著降低的計算成本獲得高精度的數值結果。
Fidelity Automesh用于流體域。通過具有三種不同網格分辨率的網格收斂研究確保了網格獨立性：1、2 和 3 百萬點。200 萬點結構化多塊網格效果最好。此外，還進行了穩健性測試以確保整個設計空間的高質量。覆蓋整個設計空間范圍的數百個隨機生成的幾何圖形被自動網格化。所有幾何形狀都是成功的，并且正交性從未低于 20°。
優化和結果
一天半時間并行生成四個數據庫，然后合并。
使用 Fidelity Automesh 的好處
“自從我們開始使用 Fidelity Automesh 以來， 我們 能夠將網格劃分時間減少五分之一，使我們能夠花更多時間進行后處理并解決我們真正的挑戰，”來自 瑞典 GKN Aerospace Engine Systems的一名員工說。
“我的同事使用競爭對手的網格劃分工具跟不上我們！
在 Fidelity Automesh 中，結構化和非結構化網格可以組合并在同一計算中運行，因此用戶可以利用結構化網格的速度和非結構化網格的穩健性，而無需調整任何求解器設置。這也減少了 RAM 和磁盤消耗。
四軸飛行器機身周圍的旋轉塊（灰色）和體積網格
穩態和非穩態 CFD 模擬
穩定和不穩定的模擬都可以在Fidelity Flow中運行。
