粒子法CFD的案例
技術小貼士：Particleworks界面與FMI的比較 - MBD與CFD的聯合仿真
Winner – Particleworks Interface
總之，對多物體動力學和粒子法CFD進行耦合仿真時，利用專用RecurDyn/Particleworks界面可以得到高效準確的結果。
易用性:從MBD仿真者的角度來看，會優化考慮流體耦合仿真的易用性（Meshless和Wall生成的協同作用）
粒子法軟件的Meshless法預處理
RecurDyn/Particleworks界面中Wall創建的簡便方法
輕松應對各種設計更改的耦合仿真
為經常要求CFD和MBD之間進行耦合仿真的組件模型提供建模便利，例如鏈的潤滑和軌道車輛通過水道（Chain、Track、Belt等）
流體與柔性體相互作用仿真
創新技術，可通過流體和柔性體相互作用來分析機械系統
在RecurDyn環境中方便后處理
在RecurDyn環境中提供多種后處理功能，包括檢查流體的行為
在RecurDyn環境中提供多種后處理功能，包括檢查流體的行為
機械系統中RecurDyn X Particleworks耦合仿真的特點
粒子法CFD可以輕松解決以往被認為難以解決的問題。
大多數機械系統所考慮的流體通常會遇到飛濺/自由曲面/移動邊界的問題。
利用粒子法的CFD軟件，只需生成流體粒子就可以輕松解決。
利用Meshless和GPU進行高效的仿真。
展開 CFD工程師手中那艘童年記憶里的橡皮筋船
基于傳統的CFD方法，想模擬一艘自動在水中游弋的船并非那么容易。但是基于下一代的無網格粒子法CFD，這種復雜的自由運動剛體和流體的耦合變得非常簡單。
首先，我們需要使用普通的CAD工具創建一個簡單的橡皮筋船和流體域。要創建的幾何模型包括：
1.簡單的船身
2.十字架形的推進器
3.流體域（一個長方體與橡皮筋船進行布爾運算）
4.一個容器
在shonDy軟件中，需要定義橡皮筋船為selfMotionBody，并給定推進器一個運動模式，這里我們給定一個隨時間變化的旋轉角速度。這里的旋轉角速度為一個矢量，滿足右手定律。在模擬過程當中，船身和推進器作為一個整體滿足于流體相互作用下的自由運動規律。作為局部的構件，推進器按照用戶給定的角速度旋轉。然后，就可以輕松得到下面的模擬結果。
CFD模擬不是動畫片
CFD模擬不是動畫片
CFD模擬不是動畫片
這里肯定有朋友會問，可以模擬真實的船只嗎？答案是可以的，當然計算量是個不容忽視的問題，往往需要上百甚至上千個核計算幾天時間。
上圖是模擬一個帶推進船只落入水中的過程。
展開 RecurDyn 成功案例：洗衣機脫水的振動特性和減震裝置的效果
┃ 仿真過程
①洗衣機懸架的動力學精確建模
②懸架物理試驗與仿真的相關性
③對整臺洗衣機進行仿真并分析其振動特性
④通過與CFD的聯合仿真進行流體平衡器分析
⑤洗衣機減振裝置（例如懸架和流體平衡器）減振效果的研究，以及振動產生的機理
┃關鍵分析技術
洗衣機懸架非線性特征的數學建模（摩擦、氣動、粘性）
使用參數建模進行高效建模和優化
使用子系統縮短建模時間
使用ParticleWorks的基于粒子法的CFD
RecurDyn和ParticleWorks的聯合仿真（MBD 和CFD之的聯合仿真）
振動特征分析的后處理（FFT、Campbell Diagram（坎貝爾圖）等）
┃RecurDyn工具包
RecurDyn/Professional
RecurDyn/AutoDesign
Particleworks 界面
┃面臨的工程問題
用于振動評估的準確仿真模型
洗衣機不同重量和偏心條件下的振動評價
懸架的非線性特征
洗衣機振動評估的仿真技術需要考慮流體平衡器的影響
脫水期間振動的識別
減少建模和分析時間的需求
┃解決方案
使用Expressions（函數表達式）描述各種非線性懸架的數學特性
通過懸架子系統和參數化建模簡化模型并節省時間
對比懸架非線性特性實測與分析結果，并提高分析精度
使用AutoDesign求得懸架模型參數的最優值
實現反映各種條件下振動分析的洗衣機建模
通過與基于粒子法的CFD進行聯合仿真
展開 速度超CPU的4倍！Altair使用NVIDIA GPU加速工程仿真
Altair宣布CFD仿真軟件Altair AcuSolve?和三維渲染和動畫工具Thea Render，現提供對NVIDIA GPU的增強支持，速度比使用同等配置的CPU快4倍！
除了提供GPU支持外，Altair還支持基于LBM算法的CFD軟件Altair ultraFluidX?和基于粒子法的CFD軟件Altair nanoFluidX?的NVIDIA RTX Server驗證，縮短產品仿真和迭代所需時間，從而加速產品上市。
利用 Altair ultraFluidX
對Altair CX-1概念設計進行外部空氣動力學仿真
AcuSolve仿真速度超CPU四倍
Altair AcuSolve?是一款通用型CFD軟件，可幫助工程師利用設計的湍流和熱傳遞來模擬流體流動。借助NVIDIA GPU，AcuSolve用戶可以執行的仿真速度比使用同等配置的CPU快4倍。
通過在NVIDIA RTX服務器上使用基于GPU的CFD求解器，大規模CFD模擬現在只需數小時而不是數天。
展開 
【HyperMesh寶典】之automesh
QI的劃分結果如下：
Edge deviation關注節點與曲線邊界的偏離距離以及相鄰單元邊的夾角
Edge deviation的劃分結果如下：
Surface deviation關注節點與曲面的偏離距離以及單元間的夾角，常用于CFD等關注幾何曲率捕捉的應用。
Surface deviation的劃分結果如下：
Rigid body mesh意在用最少的單元捕捉到足夠高的幾何精度，和Surface deviation類似，但是Rigid body mesh不關心單元質量。常用于結構剛體件的網格離散以及粒子法CFD軟件包面的創建。
Rigid body mesh的劃分結果如下：
其中size and bias方法是最復雜也最強大的，接下來的內容都是假設在size and bias子面板下操作。
1、 左下角的interactive開關，大部分情況下應該打開它，只有當曲面數量眾多，希望先快速用設置好的參數劃分一個初始網格的時候我們才把該開關切換到automatic，這時就不能進行網格的交互調整了（一般認為正是這些交互功能使automesh變得無比強大），這時生成網格所需的時間會大幅度降低。
2、meshtype控制單元形狀，最常見的是使用mixed
還可以在advanced里面對映射和非映射的曲面分開設置
3、connectivity設置如何控制新網格和周邊已經劃分好網格的曲面的關系，正確理解這個選項對用好automesh至關重要！
展開 RecurDyn成功案例：模擬柔性體化妝品包裝袋的填充過程
尤其是，為了實現在動態條件下流體和包裝袋之間的相互作用，通過多柔體動力學和粒子流體力學之間的雙向耦合進行分析。
Romax Nexus—變減速器設計研發平臺
借助接口可導出至流體軟件Particleworks(基于移動粒子法的CFD工具)中自動進行油液分布和攪油損失計算。
??Spin軸承選型及分析
面向系統應用的軸承設計優化工具，基于國內外軸承庫，考慮宏觀幾何、微觀形貌及安裝預緊，分析包括離心效應，熱膨脹等因素下系統變形/內外圈錯位/非線性剛度，輔助校核評估（考慮套圈柔性及內部載荷分布）及選型設計（滾子接觸及邊緣應力/打滑分析）等。
可結合準靜態的承載分析和非線性的熱混合潤滑模型，考慮錯位/承載分布/實際接觸角與詳細潤滑劑牽引參數。
?? Evolve機電一體仿真分析
面向電機本體設計工具，快速搭建包括軸承殼體定轉子及機架等本體模型，也可直接從第三方導入幾何參數模型。考慮各零部件耦合效果，進行電機軸承等零部件選型設計、結構強度校核及系統效率分析優化等。
集成Motor-CAD等第三方電機軟件，預測機電耦合激勵下動態特性和輻射噪聲，支持DOE研究，同時基于虛擬實驗，實現閉環設計及優化迭代。
展開 活動回顧 | 油冷電機、變速箱仿真技術專題研討會圓滿落幕！
傳統CFD通用軟件仿真分析的流程對時間和人力的消耗較多，不能滿足快速設計迭代的需求。用粒子仿真法與CFD傳統方法相結合，能夠互相彌補，達到降本增效的效果。主要應用軟件是ANSYS Particle Works，是一款粒子仿真軟件，不需要投入大量精力在幾何簡化和生成網格上，同時采用高效的GPU進行求解計算，大大節省了計算時間。Particle Works可用于自由表面流動計算、流動-顆粒耦合、流動-多體動力學耦合、流動-共軛換熱等場景。
安世亞太流體工程師高征宇詳細介紹了油冷電機解決方案，分享了電機油冷，齒輪箱潤滑案例。
PART2
油冷電機數字孿生解決方案
數字孿生對深入洞察產品的狀態、性能和行為有重要的作用，能夠實現系統設計，優化，預見性維護，優化工業產品管理。數字孿生系統級評估有以下主要挑戰：由于限制條件難以使用傳感器監測；難以監測所有位置，可視化效果不強；不合適的工況條件使用到研發的產品導致產品狀態性能不良等。
安世亞太流體工程師田童向來賓介紹了電機系統一維仿真流程、三維降階模型的建立、以及完整的一維系統數字孿生方案。展示了如何在物聯網平臺上部署數字孿生，并分享了油冷電機數字的孿生應用案例。
PART3
油冷電機、變速箱NVH仿真解決方案
驅動電機系統NVH是新能源車NVH性能的重要影響因素，電驅系統NVH分析目前面臨著高效模擬振動、辨別噪聲源等難題和挑戰，可以從電磁力計算、振動模態分析、振動仿真計算、噪聲仿真計算等方面進行NVH仿真。
展開 淺談常見的幾種CFD算法－FVM MPS SPH LBM究竟什么區別？
最近收到了很多提問，shonDy所采用的粒子法與LBM方法有什么區別？粒子法的優勢在哪里？等等。為了弄清楚這些問題，本篇隨筆從CFDer常見的幾種算法講起。
上圖是我重點圍繞粒子法對常用CFD方法的一個簡單分類，并非以偏概全。如果詳細地整理CFD算法，可以有上百種之多。為了有的放矢，上圖作為一個不完全分類展示給大家。
1.有限體積法
這是目前CFD領域最成熟的算法。該算法是將流體的Euler控制方程在單元控制體內進行積分后離散求解。目前大家常用的CFD軟件，例如Fluent，CFX，Starccm+和OpenFoam等都是主要基于這種方法。小編這里推薦一本入門的讀物“H. Versteeg, W. - An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method”，國內網上可以買到英文原版的影印版。采用這種方法模擬流體，首先需要對流體區域進行網格劃分。個人常用的畫網格工具是OpenFOAM的snappyHexMesh，無論多么復雜的幾何體，進行適當處理之后存儲為STL或Obj格式，然后配置控制參數，便可以自動生成Hex-dominated的網格，也就是大部分網格都是六面體的。snappyHexMesh網格生成分為三步：(1)對正六面體的背景網格進行局部加密，然后刪除掉位于幾何模型以外（或以內）的網格；(2)將所有靠近幾何體壁面的網格節點移動到幾何面上；(3)對指定的壁面添加邊界層。從核反應堆到航天飛行器，都可以用snappyHexMesh生成理想的網格。
2.粒子法
這是一種基于拉格朗日近似方法，無需網格，對流體和固體的物質本身進行離散，并非離散空間。相對于LBM，該方法和有限體積法（DNS除外）的尺度較宏觀，更適合于實際工程問題。
展開 基于particleworks軟件的氣液兩相流分析功能介紹
ParticleWorks是基于MPS（Moving Particle Semi-implicit）移動粒子半隱式法的CFD分析軟件，可以很好地模擬齒輪箱內的飛濺潤滑過程。用戶不必對幾何結構進行繁瑣的網格劃分，直接設置齒輪幾何為旋轉邊界，并用一群粒子替代齒輪箱內部的流體。通過顯式方法計算粒子粘度、位置、速度等信息，隱式方法求解壓力方程并完成結果的顯式修正，完成預設時間步迭代計算，最終獲得流體的運動信息。
2022年8月23日-26日，安世亞太大咖慧推出特色仿真軟件專題線上培訓，專題講座包含：Flownex、Rocky、Particleworks、VDI2230軟件新功能介紹，不容錯過。
報名方式
FVM簡介
隨著現代齒輪傳動轉速越來越高，齒輪旋轉會帶動周圍的空氣劇烈運動，形成氣體壓力場，對箱體中油液的飛濺、噴射產生影響，并且風阻產生的功率損失將成為齒輪系統總功率損失的重要來源，所以在高速齒輪潤滑設計中，風力影響需引起足夠的關注。
Particleworks軟件，除了利用粒子表示不可壓縮流體之外，還可以使用FVM（Finite Volume Method）進行氣體模擬，完成液體——氣體之間的耦合分析。
邊界條件
當考慮氣體與液體的兩相流模擬時，氣體可以通過兩種邊界完成設置，1、空氣通過設置FVM入口進入分析域；2、在整個分析域內考慮氣體：
FVM boundary
FVM入口的類型包括：矩形、圓形，還可以通過外部導入任意幾何設置；并且氣體流入分析域，可以以固定流速、或設置初始壓力的方式模擬氣體的流入。
展開 