ANSYS Design Modeler的案例
[下載]ANSYS Design Modeler培訓(xùn)手冊(cè)_ANSYS公司
很難得的資料 還是中文的 workbench 希望加精
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共分6部分
1/6辛苦了
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展開 【年終系列實(shí)例EX1】基于ANSYS Design Modeler的旋風(fēng)分離器幾何模型創(chuàng)建
ANSYS DesignModeler（后簡(jiǎn)稱DM）為ANSYS Workbench中的一個(gè)模塊，可用于幾何模型的創(chuàng)建，其包含了常規(guī)的特征建模功能。本實(shí)例演示利用DM創(chuàng)建旋風(fēng)分離器幾何模型，為后續(xù)的流場(chǎng)數(shù)值模擬奠定基礎(chǔ)。
問(wèn)題說(shuō)明
本實(shí)例要?jiǎng)?chuàng)建的幾何模型如圖所示。
圖1幾何尺寸
從幾何模型的構(gòu)成方式來(lái)講，建模方式可以先采用旋轉(zhuǎn)生成主體結(jié)構(gòu)，其他部位如入口管、溢流管可以采用拉伸的方式。
詳細(xì)步驟
Step 1：?jiǎn)?dòng)Workbench，加載DM模塊
啟動(dòng)workbench 15.0，從Toolbox中選擇Geometry模塊，拖拽至右側(cè)的工程面板中，如圖2所示。
圖2 加載DM模塊
Step 2：進(jìn)入DM模塊，繪制草圖
鼠標(biāo)雙擊A2單元格，進(jìn)入DM模塊。如圖3所示。
圖3 DM界面
DM界面可分為四個(gè)大的區(qū)域：
（1）菜單欄與工具欄
（2）操作樹菜單
（3）屬性欄
（4）圖形顯示欄
Step 3：在XZ平面上繪制草圖
點(diǎn)擊樹形菜單中的XZ平面，切換至Sketching標(biāo)簽頁(yè)，進(jìn)行草圖繪制。繪制完畢的草圖及相應(yīng)的尺寸如圖4所示。
圖4草圖及相應(yīng)尺寸
Step 4：選擇草圖形成幾何主體
進(jìn)入Modeling標(biāo)簽頁(yè)，點(diǎn)擊工具欄按鈕 ，在屬性欄中設(shè)置Geometry為上一步繪制的草圖，選擇Axis為Z軸（選擇與Z軸重合的豎直的線即可）。如圖5所示。
圖5旋轉(zhuǎn)屬性設(shè)置
旋轉(zhuǎn)后的幾何模型如圖6所示。
圖6形成的幾何主體
Step 5：創(chuàng)建偏置的基準(zhǔn)面
如圖7所示，在工具欄中選擇XYPlane，點(diǎn)擊右側(cè)的平面創(chuàng)建按鈕。
圖7創(chuàng)建Plane
屬性欄進(jìn)行如圖8所示設(shè)置。設(shè)置XYPlane沿Z方向偏移300mm。
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ANSYS CFD的那些前處理工具
ANSYS中用于CFD前處理的工具眾多，幾何處理有DM和SCDM，網(wǎng)格生成有ANSYS Meshing、ICEM CFD與Fluent Meshing。
簡(jiǎn)單聊聊個(gè)人對(duì)這些模塊的感覺(jué)。
1、ANSYS Design Modeler（DM）
后面簡(jiǎn)稱DM，屬于ANSYS Workbench的原生模塊，妥妥的親兒子，從Workbench1.0版本就一直存在。不過(guò)個(gè)人感覺(jué)自從ANSYS收購(gòu)了SpaceClaim之后，DM越來(lái)越不受待見了（已經(jīng)連續(xù)好多年沒(méi)有功能更新了）。不過(guò)從功能上來(lái)講，DM作為一款幾何前處理軟件功能還是齊全的，另外其還能集成葉輪機(jī)械處理功能，與VISTA模塊勾搭的比較緊密，對(duì)于做葉輪機(jī)械來(lái)說(shuō)，還是不錯(cuò)的幾何處理軟件。
DM的操作習(xí)慣與常規(guī)的CAD特征建模軟件相同，也支持市面上絕大多數(shù)CAD格式的輸入輸出，能夠滿足大多數(shù)工程應(yīng)用需求。不過(guò)也正因?yàn)槠浠谔卣鹘Ｋ悸罚瑢?dǎo)致在幾何處理方面不夠快捷（只是相比較SCDM而言），對(duì)于超大模型的處理有點(diǎn)兒力不從心（曾經(jīng)嘗試讀入一個(gè)800多M的x_t文件，128G內(nèi)存的電腦當(dāng)場(chǎng)被卡翹辮子了）。
DM只能處理幾何，其沒(méi)有網(wǎng)格生成功能。
對(duì)于新手來(lái)講，DM的操作習(xí)慣還是極為友好的，畢竟與主流CAD軟件操作習(xí)慣相仿。
2、ANSYS SpaceClaim（SCDM）
這貨的名字經(jīng)常改來(lái)改去，早期叫SpaceClaim，中間有幾個(gè)版本叫SCDM，現(xiàn)在最新幾個(gè)版本又改回SpaceClaim，奇奇怪怪的搞法。不是ANSYS親生的，不過(guò)受寵程度超過(guò)親生，最近幾個(gè)版本的ANSYS在SCDM的基礎(chǔ)上大做文章，搞出一堆新的模塊，像什么AIM、Discovery之類的。
展開 ANSYS混凝土細(xì)觀3D模型-含界面過(guò)渡區(qū)的多面體骨料密堆積
基于ANSYS軟件構(gòu)建含界面過(guò)渡區(qū)的多面體骨料密堆積3D模型，可有效表征混凝土細(xì)觀非均質(zhì)特性，精確模擬骨料形態(tài)、分布及界面行為對(duì)材料性能的影響機(jī)制。該研究為揭示混凝土損傷演化規(guī)律提供理論支撐，對(duì)優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、提升結(jié)構(gòu)耐久性具有重要學(xué)術(shù)價(jià)值與工程應(yīng)用前景。
三維混凝土細(xì)觀模型基于CAD多面體&過(guò)渡區(qū)密堆積3D插件構(gòu)建，其中不同粒徑分組的骨料及界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）均按圖層分組設(shè)置，同一模型中可批量配置七種不同材料相。
通過(guò)AutoCAD軟件將骨料、ITZ及水泥砂漿部件分別導(dǎo)出為IGES格式文件后，再以部件形式導(dǎo)入ANSYS，通過(guò) Design Modeler導(dǎo)入外部幾何結(jié)構(gòu)文件建立混凝土細(xì)觀有限元三維模型。
分析系統(tǒng)選擇顯示動(dòng)力學(xué)，在模型中將建立的混凝土細(xì)觀幾何模型打開。
分別設(shè)置骨料、界面過(guò)渡區(qū)、水泥砂漿的材料屬性并完成網(wǎng)格劃分，根據(jù)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行后續(xù)的求解分析。
展開 限時(shí) | 《Design Modeler幾何建模視頻教程》
課程介紹
《Design Modeler幾何建模視頻教程》
講解ANSYS workbench Design Modeler幾何建模模塊的用法，包括草繪，實(shí)體建模，概念建模，幾何模型導(dǎo)入及修復(fù)，參數(shù)化建模等功能，是學(xué)習(xí)workbench其他模塊的基礎(chǔ)。
本課程共7小時(shí)46分鐘，38個(gè)章節(jié)。
利用STAR CCM+進(jìn)行流道抽取
以前提過(guò)使用ANSYS Workbench中的Design Modeler模塊進(jìn)行流道抽取工作（主要利用Fill與enclosed實(shí)現(xiàn)）。本次主要利用STAR CCM+中的3D-CAD模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)流道抽取。
STAR CCM+是一款通用計(jì)算流體軟件，包括了從幾何建模、計(jì)算前處理、求解器以及后處理器的完整模塊。其中3D-CAD是集成于STAR CCM+中的幾何創(chuàng)建模塊，利用該模塊，用戶可以不僅可以創(chuàng)建幾何模型，還可以對(duì)導(dǎo)入的外部幾何模型進(jìn)行修補(bǔ)，同時(shí)還可以提供流道抽取功能。這里以兩個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明利用3D-CAD抽取內(nèi)流道與外流道的功能。
1、幾何描述
產(chǎn)品實(shí)際模型如圖1所示。
2、STAR CCM+抽取內(nèi)流道
新建一個(gè)CCM+仿真工程，在3D CAD工程節(jié)點(diǎn)上點(diǎn)擊右鍵，選擇New子菜單進(jìn)入3D CAD模塊。
進(jìn)入3D-CAD模塊后，選擇如圖3所示菜單，在彈出的對(duì)話框中選擇創(chuàng)建的幾何模型，導(dǎo)入模型。
在圖形顯示窗體中選擇所有孔洞的邊線（按住CTRL鍵多選），點(diǎn)擊右鍵選擇菜單Extract Internal Volume，如圖4所示。這樣既可創(chuàng)建內(nèi)部流體域。
抽取的流道如圖5所示。
3、抽取外流道
抽取外流道之前，需要?jiǎng)?chuàng)建外部空間幾何。
創(chuàng)建外部空間實(shí)體body3，如圖6所示。
在屬性菜單body2上點(diǎn)擊右鍵，選擇Extract External Volume子菜單，抽取外部流體域。如圖7所示。
抽取的流體域如圖8所示。
展開 基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真的離心式人工心臟泵葉片參數(shù)優(yōu)化
圖1 鈦合金薄壁件銑削過(guò)程有限元仿真流程
在進(jìn)行仿真計(jì)算之前，需要在Solidworks軟件中對(duì)泵內(nèi)流域進(jìn)行提取和切分，導(dǎo)入到Ansys軟件中的Design Modeler和Meshing模塊，進(jìn)行前處理，通過(guò)布爾運(yùn)算功能對(duì)葉輪流域進(jìn)行剪切，劃分各部分流域表面以及生成網(wǎng)格，流域模型的網(wǎng)格劃分如圖2所示。單元數(shù)為3400180，節(jié)點(diǎn)數(shù)為628467，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，網(wǎng)格質(zhì)量良好。
圖2 流域模型的網(wǎng)格劃分
2.2 邊界條件設(shè)置
將網(wǎng)格模型導(dǎo)入到CFD仿真軟件Fluent中進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)仿真分析，選擇Realizable k-ε湍流模型。介質(zhì)屬性設(shè)置為血液，密度，動(dòng)力粘度μ=0.0035Pa·s。選擇轉(zhuǎn)子區(qū)域的Frame motion選項(xiàng)，激活該區(qū)域的動(dòng)參考系模型，使得轉(zhuǎn)子區(qū)域成為動(dòng)網(wǎng)格區(qū)域，將葉輪的中心位置設(shè)為旋轉(zhuǎn)中心，轉(zhuǎn)速設(shè)為1700r/min。進(jìn)口的表面設(shè)置為速度入口，根據(jù)流量（Q=5L/min）和進(jìn)口半徑（r=5mm）計(jì)算得到進(jìn)口的流體速度v=1.06m/s；出口的表面設(shè)置為壓力出口，葉輪的表面設(shè)置為旋轉(zhuǎn)壁面。把四部分流域之間的接觸表面設(shè)為四組交互面，使流體能夠通過(guò)各部分之間的交互面從進(jìn)口處流動(dòng)到出口處。選擇Standard壓力求解器，Momentum、k、ε均選擇Second Order Upwind格式，按照此設(shè)置完成泵的仿真計(jì)算。
2.3 仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
通過(guò)仿真分析葉片出口角度、葉片出口寬度以及葉片厚度對(duì)人工心臟泵剪切應(yīng)力和水力性能的影響，從中選取最佳的葉片出口角度、葉片出口寬度、葉片厚度。其中，葉片出口角度β2在0°~90°的范圍內(nèi)，每隔15°取一個(gè)水平；葉片出口寬度b2在1~9mm的范圍內(nèi)，每隔1mm選擇一個(gè)水平；葉片厚度δ在1~4mm的范圍內(nèi)，每隔0.5mm選擇一個(gè)水平。
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