CFD溫度場映射到結(jié)構(gòu)模型
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-11-11
CFD溫度場映射到結(jié)構(gòu)模型的實(shí)例教程
在流體到固的單向耦合仿真中，常常需要傳遞的物理量是壓力和溫度，它們可以作為結(jié)構(gòu)分析的載荷條件。
不同軟件之間數(shù)據(jù)格式不通，需要人為的去做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。更關(guān)鍵的是，在實(shí)際項(xiàng)目中，做CFD仿真的和做CAE仿真的壓根不是一個(gè)人。
這會(huì)帶來兩個(gè)問題：
(1) 流體壁面和結(jié)構(gòu)壁面模型坐標(biāo)系不一致，參數(shù)無法直接用；
(2) 流體壁面和結(jié)構(gòu)壁面玩?zhèn)€節(jié)點(diǎn)不一致，無法進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的參數(shù)傳遞。
所謂逢山開路遇水搭橋，在這種情況下，我們就需要開發(fā)一些小工具，自動(dòng)完成參數(shù)映射。
本文以某型天線為例，給出CFD的溫度場映射到ABAQUS模型上的方法。
關(guān)鍵步驟梳理
步驟一，CFD結(jié)果導(dǎo)出：
做結(jié)構(gòu)的人大部分對CFD格式不慎熟悉，當(dāng)然我們可以提出需求，讓CFD工程師幫忙把壁面（wall）上結(jié)果導(dǎo)出，每行數(shù)據(jù)依次按照x，y，z，temperature排布，形成一個(gè)四列數(shù)的文本。
如果對方搞不定，或者CFD就是我們自己做的，就只能自求多福了。
一般情況，如果我們所使用的CFD軟件或者CFD-POST這類后處理工具，是可以幫助我們得到一個(gè)四列數(shù)的文本的。最不濟(jì)，我們可以借助強(qiáng)大的Tecplot完成。
再或者，從以后使用方便角度考慮，直接導(dǎo)出一個(gè)Tecplot文件。然后我們自己編一個(gè)針對.plt的后處理程序，自動(dòng)完成壁面參數(shù)提取。
工作室自研解析工具
步驟二，坐標(biāo)系融合：
融合方法有兩種：
（1） 公共點(diǎn)轉(zhuǎn)換：當(dāng)結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)出明顯的對應(yīng)性的時(shí)候，且我們可以找到至少三個(gè)公共點(diǎn)，就可以建立坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系，將流體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系下。
（2） 點(diǎn)云配準(zhǔn)：如果不具備上述特征，就需要采用點(diǎn)云配準(zhǔn)的方法。該方法可以將兩組點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)行最佳擬合匹配。
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CFD溫度場映射到結(jié)構(gòu)模型的最新內(nèi)容
Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析1小時(shí)前
在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1.
考慮熱源的瞬態(tài)熱傳導(dǎo)有限元求解器5小時(shí)前
當(dāng)求解器拿到單元編號以后，就需要索引或者計(jì)算其面積，并根據(jù)單元三個(gè)節(jié)點(diǎn)編號，將功率加到載荷列陣對應(yīng)的位置。
驗(yàn)證
設(shè)計(jì)案例如下，區(qū)域外部為20℃空氣，對流換熱系數(shù)取5W/(m2K)，時(shí)間總長18000s，每步時(shí)間間隔60s。
自研求解器得到模型中心最終溫度是84.6℃，與商用軟件結(jié)果完全一致。
初始模型構(gòu)建
首先利用VMD的extensions-modeling-nanotube Builder模塊構(gòu)建（5，5）手性，管長7埃的碳納米管作為初始模型，如圖1和2所示：
圖1 VMD構(gòu)建碳納米管的界面
圖2 初始碳納米管模型
模擬在3000K下進(jìn)行，注意溫度既不能太高，也不能太低。
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8/4 | AEDT Icepak系統(tǒng)級多物理場熱設(shè)計(jì)方案
講師簡介：
張理想 | Ansys 主任應(yīng)用工程師
主題簡介：Ansys Icepak 在系統(tǒng)級熱仿真中以電-熱耦合為核心，能將電磁損耗精確導(dǎo)入三維 CFD，并以單向或雙向耦合方式完成功率器件與整機(jī)在瞬態(tài)工況下的溫度預(yù)測與熱點(diǎn)定位。
衍射光柵
衍射光柵是一種具有微小周期性結(jié)構(gòu)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中，這些結(jié)構(gòu)之間的距離與光波長一樣小（即在微米或納米范圍內(nèi)）。這些結(jié)構(gòu)可以將入射光重定向到多個(gè)空間方向，這些方向被稱為衍射級次。衍射光柵的應(yīng)用十分廣泛，涵蓋光譜分析到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）眼鏡等技術(shù)。
</p><p>作為光子仿真領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)桿，Ansys 提供覆蓋器件、光子集成電路（PIC）到系統(tǒng)級的完整解決方案，通過多物理場協(xié)同與組件-系統(tǒng)級無縫銜接，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到制造的全流程優(yōu)化。本次活動(dòng)雖為半天會(huì)議，但整體議程經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，緊貼 AI 算力、數(shù)據(jù)中心等當(dāng)前熱門光電子發(fā)展方向。
1.【2024年二等獎(jiǎng)】鄺男男 | 中汽研(天津)汽車工程研究院有限公司，碰撞工況下動(dòng)力電池系統(tǒng)多物理場耦合仿真研究：使用LS-DYNA所構(gòu)建的電池系統(tǒng)多物理場耦合仿真模型，與傳統(tǒng)的電池系統(tǒng)力學(xué)模型相比，能夠模擬電池系統(tǒng)受到擠壓碰撞后的溫度、電壓變化趨勢，可從多角度評估電池系統(tǒng)安全特征，屬于國內(nèi)首次具有較為完整的將多物理場電池?cái)D壓用在整車碰撞級別的應(yīng)用。
由此，動(dòng)力系統(tǒng)的拓?fù)?em>結(jié)構(gòu)革新，已成為推動(dòng)具身智能產(chǎn)業(yè)規(guī)模化落地的核心關(guān)鍵變量。</p><p>本報(bào)告將聚焦機(jī)器人從核心零部件到整機(jī)的研發(fā)全鏈路，圍繞結(jié)構(gòu)可靠性、疲勞耐久性、聲振特性及運(yùn)動(dòng)控制等核心維度，全面闡述結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)在高性能、高可靠性人形機(jī)器人研發(fā)中的技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐價(jià)值。
基于 Ansys Maxwell、Mechanical、Fluent、Icepak 等核心工具，講解電力設(shè)備全流程仿真解決方案，覆蓋關(guān)鍵場景：電磁仿真-開關(guān)產(chǎn)品 / 變壓器電磁場分析、繞組渦流損耗與磁路優(yōu)化、絕緣電場分布與耐壓校核；結(jié)構(gòu)仿真-設(shè)備殼體與鐵芯強(qiáng)度校核、振動(dòng)模態(tài)與諧響應(yīng)分析、長期運(yùn)行疲勞壽命預(yù)測；流體與熱仿真-變壓器油流散熱優(yōu)化、流場 - 溫度場耦合分析；2.
PART/2
路面建模、載荷生成與疲勞壽命評估
1路面建模方式與精度要求
路面是車輛所受載荷激勵(lì)的主要來源，其建模方式和精度直接關(guān)系到仿真結(jié)果能否真實(shí)反映實(shí)車的受載情況。數(shù)字化3D路面主要是對試車場實(shí)際路面建模，也可根據(jù)實(shí)際開發(fā)需要?jiǎng)?chuàng)建虛構(gòu)的路面模型，例如為評估整車操控和懸架減震器的平坦路面。
