ANSYS 14.5 Update
CFD Mesh
Ludvík Láníček
Brno, 13. března 2013
1
© 2011 ANSYS, Inc.
© 1991-2013 SVS FEM s.r.o.
Všechna práva vyhrazena.
Materiály, včetně všech částí a příloh, jsou chráněny autorskými právy.
Jakékoliv jejich užití mimo rámec autorských práv je vázáno na písemný
souhlas fy. SVS FEM s.r.o. To platí především o kopírování, překladech,
mikrofiších a zpracování elektronickými systémy.
2
© 2011 ANSYS, Inc.
9. leden 2012
ANSYS Meshing Solutions:
Workbench Meshing
ICEM CFD
• Obecná mřížka
• Pokročilá generace sítě
– Hybridní Tetra/prism/Hex
• Nejvhodnější pro:
Fluent Meshing
• Pokročilá CFD mřížka
– Většinu CAD modelů
– Zkoumání návrhu
– Multifyzikální modely
– TGrid v prostředí Fluent
(od 14.5)
– Hybridní Tetra/prism/
CutCell/HexCore
– Rozsáhlé nástroje na
kontrolu a začisťování
mřížky
– Editace mřížky a její
manipulace
• Nejlepší nástroj pro
uživatele Fluentu s:
– STL
– Velké mřížky (> 100 M
buněk)
3
© 2011 ANSYS, Inc.
9. leden 2012
Workbench
Meshing
– Hexa a tetra/prism
mřížka
– Rozsáhlé nástroje na
kontrolu a začisťování
mřížky
– Editace mřížky a její
manipulace
– Seskupování mřížek
– Podpora
neANSYSovských řešičů
• Nejvhodnější nástroj
pro:
– Pokročilá generace
hexa sítě
Sdílené
technologie
Fluent
Meshing
• Nejlepší nástroj pro
uživatele Fluentu s:
ICEM CFD
– Nekorektní CAD modely
– STL, WRML
– Velké mřížky (> 100 M
buněk)
ANSYS Meshing
4
© 2011 ANSYS, Inc.
9. leden 2012
ANSYS Meshing
Vylepšení pro v14.5
• Vylepšení grafického zobrazení pro velké modely
– Uživatelem řízené zobrazování mřížky
– Přidány nástroje pro „Section Plane“
• Řízení dat pro velké modely
– Zobrazení různých barev pro „Named Selection“
– Filtry, tagy, ukládání pohledů
– Object generátor
• Zlepšení užívání
– Anotace
– Řízení zobrazování „Named Selection“
– Přesnější definování dělení po hranách
5
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
FLUENT Meshing
6
© 2011 ANSYS, Inc.
9. leden 2012
Fluent Meshing
Introduction
– Od verze 14.5 TGrid a Fluent mají stejné
uživatelské rozhraní:
• “ANSYS TGrid” je nahrazený
“ANSYS Fluent Meshing”
• S instalací Fluentu se automaticky nainstaluje i
Fluent Meshing
• Změna licencování: “ANSYS Fluent Meshing” je
přístupný
– Standard TGrid /
Extended Meshing License key (nezávislé licence)
– ANSYS Fluent /ANSYS CFD license key (sdílená licence)
– Všechny funkce TGridu a Fluent jsou zachovány.
– Fluent Meshing se spouští z Fluent Launcheru
– Vybere se 3D a zatrhne se “Meshing Mode“
– Volba počtu procesorů nemá na Fluent Meshing vliv
– Uživatelské rozhraní Fluent Meshing
– Přiblížení se aktuálnímu rozhraní ANSYS Fluent
7
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
CAD Import
•
Fluent R14.5 utilises Workbench CAD import tools to read CAD files directly.
• Workbench musí být instalovaný pro zajištění CAD importu. Některé formáty mohou
požadovat licence.
•
Geometrie se převede na facety
• Triangulizace na pozadí (Fluent Meshing nemá geometrický kernel)
• Volby „conformal“ (přepočet) nebo „non conformal“ (popis) geometrie
•
Přístupné formáty jsou
–
–
–
–
–
ANSYS WB formáty; agdb, meshdat, mechdat
ANSYS legacy formáty: tin (ICEM CFD), dbs (Gambit – jen geometrie !!)
Neutrální CAD formáty; Iges, STEP, ACIS, Parasolid
Spaceclaim soubor: .scdoc
Licencované readery: Autodesk Inventor, CATIA V4,
CATIA V5, Creo Parametric, JT Open, NX, SolidWorks
– Pluginy: Autodesk Inventor, CATIA V5, Solid Edge,
Creo Parametric, JT Open, NX, SolidWorks,
•
Většina jen pod Windows, musí se nastavit ANSYS CAD Configuration Manager
– NeCADovské formáty: STL (u importu STL parametry pro přepočet geometrie jsou neaktivní)
– Nativní PMDB (Part Manager Data Base) formát: pmdb
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
8
Fluent Meshing
CAD Import
• Uživatelské rozhraní pro načítání
CAD dat
– Import CAD Geometry
• Základní rozhraní pro načítání
souborů a sestav
– CAD Advanced Options
• Rozměry, pojmenování lokací
• 2 varianty pro přepočet vstupní
geometrie
– Tessellation Refinement
popis geometrie
– Conformal Tessellation
přepočet geometrie s „Advanced front“
mesherem
• Ukládání PMDB souboru
– Následovné rychlejší ladění způsobu
načítání
9
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
CAD Import
• PMDB soubor ve FLUENT Meshing
slouží k znovunačtení vstupní
geometrie
• první načtení (CAD) ~200 s
• další načtení (PMDB) ~10 s
• Volba metody Tessellation závisí
na aktuální znalosti vstupní
geometrie
• Lze provádět hromadnou konverzi
vstupních dat v dávce mimo
grafiku
• runCADReaders.bat –h
•
10
C:\Program Files\ANSYS
Inc\v145\commonfiles\CPython\winx64\Ansys\Tgrid
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Box/Cylinder
• Box – definování vnějšího okolí
– Absolutní a relativní vzdálenosti
• Cylinder – přidána nová varianta zadávání
– 3 body na rádiusu + 1 po výšce
HN4
CREATE
N2
N3
N1
11
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Caps
• Nový nástroj na zaslepování otvorů
– Přiřazení odpovídajícího typu okrajové
podmínky a jejího jména
– Zaslepování obecných tvarů (lomené
hrany, vícenásobná křivost)
12
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Označit hranu
Create
Fluent Meshing
Size Function
• Přidány nové funkce
– Po zadání Global Min a Max velikosti je
možné s pomocí tlačítka Draw Sizes tyto
velikosti si zobrazit na geometrii
– Pro rychlejší nastavení Curvature a Proximity
se použije tlačítko Create Defaults, s
předdefinovanými hodnotami:
• Zakřivení „Curvature angle“: 18°
• Přiblížení „Proximity“: 3 elementy/mezeru
– Rychlejší Face-Face Proximity
• „Aero valve“ model:
– v14.0 SF: 40 min, v14.5 SF: 20 s
• „Turbine“ model:
– v14.0 SF: 14 min, v14.5 SF: 74 s
• „External Aero Car“ model:
– v14.0 SF: 5 h, v14.5 SF: 45 s
• „Air box“ model:
– v14.0 SF: 2.5 h, v14.5 SF: 287 s
13
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Material Point
• Materiálový bod se používá pro snadnější identifikaci poloprostoru
• Výběr Fluid oblasti (dutiny) v sestavě
• Rychlá extrakce Fluid/Solid objemů
– Je přístupný na dalších 2 dvou místech:
• Wrap panel
• Volume Mesh Generation panel
– Vytvoření Materiálového bodu
• V těžišti vybrané Face zone (Ctrl Z)
• Uprostřed 2 vybraných uzlů (Ctrl N)
• Zadá se „Compute“
– Souřadnice se dají přepisovat
• Zkontroluje se jeho pozice
– Zapnout/vypnout „Draw“
• Zadá se jeho jméno a
• S pomocí „List“ se zkontroluje celkový
počet Materiálových bodů
– Mazání Materiálového bodu přes TUI
• Vytvoření Materiálového bodu je přístupné na více místech
14
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Manage Objects
• Objects slučují Face a Edge zones
• Výrazné zjednodušení a zrychlení práce
• Objekty se využívají v dalších částech Fluent Meshingu
– (Ctrl B): k označené „Face zone“ se vybere odpovídající „Object“
– (Ctrl J): k označené „Face zone“ se odebere odpovídající „Object“
– Vytvoření objektu
• Automaticky při načítání vstupní geometrie
• Definition > Create
• Vlastní definice přes TUI
– 3 typy objektů
• Geom, Wrap, Mesh
• Vše je v jedné databázi !
– V „Manage Objects“ jsou nástroje na základní
operace:
•
•
•
•
15
Spojování Objects, Face, Edge
Vytváření Edges na hranách
Tvorba Intersection loops
Definování Face a Edge groups pro snadnější
předepsání Size Function
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Wrap
• Ze vstupní geometrie se extrahují nové Objekty
– Fluid Surface
• V kombinaci s Materiálovým bodem se vytvoří Fluid oblast
– Unified Solid Surface
• Všechny Solid objekty se spojí
do jednoho
– Individual Object Surfaces
Wrap
• Každý objekt se přepočítá
samostatně
Wrap
16
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Remove Gaps
• Odstranění nespojitostí v modelu
• Přitažení jednotlivých části k sobě
• Vytvoření střednicových ploch
– Vhodné pro jednoduché planární plochy
– Zjednodušení se provede s pomocí definované vzdálenosti
• Co k čemu podle priority (Manage Objects)
– Používat Mark/Unmark
• Typy napojení:
– Face-Face
– Face-Edge
17
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Saw
• Vytvoření spojité sítě na rozhraní dvou objektů
– Obdoba „Share Topology“ z DM
– Automaticky se vylepšuje kvalita mřížky
– Pro úlohy typu „Sdružený přestup tepla“ nebo kombinace
více médií
Sew
Nespojitá síť
18
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Sdílená mřížka
Fluent Meshing
Improve
• Vylepšení kvality povrchové sítě
– Obsahuje 2 funkce
• „Create Mesh Object“ : „Wrap“ převede na „Mesh“
• „Improve“: Vyhlazovaní mřížky
– „Object“ musí být typu „Mesh“
– „Create Mesh Object“
• Na površích z „Wrap“ vytvoří novou, kvalitnější mřížku
• Možnost definování zvětšení velikosti elementů
– „Improve“:
• Skewness
– Základní a doporučená volba
• Size change
– Kritérium nechat pod hodnotou 5
pro zajištění dobré konvergence
• Aspect ratio
• Area
– Odstranění malých a nekvalitních facet
19
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Auto Mesh
• Panel „Auto Mesh“ je rozšířený o „Objects“
– Slouží jako vstupní informace
– Usnadnění a zrychlení práce
• Boundary Layer Mesh (Prismy)
– Snadná orientace „Faces“ podle Objektů a Materiálového bodu
– Pomocí podvoleb lze zrychlit práci
• Vytvoření nové „Face Zone Group“
20
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
CutCell Meshing
• Uživatelské rozhraní pro Cutcell nyní zahrnuje
– Výpis všech objektů
– Výpis materiálových bodů
– Podvolby pro zachování Solid mřížky a vytváření Prismů
• Pouze vybrané části budou zahrnuty do generace
CutCell sítě
– Velikost sítě se definuje pomocí
„Size Function“
• „Wrapper Size Function“ se
nepoužívá
21
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Cleanup, Display
• Automatizované začistění databáze před exportem do
ANSYS Fluentu
• Práce s Objekty, Cutcell
• Před začištěním modelu databázi uložit
– Zjednodušené rozhraní pro grafiku
• Základní volby toho co chci vidět
– jinak: Display > Grid
• Clipping planes
– Ořezávání zobrazení v daných směrech
– Clipping Planes nejsou Bounds
– Export mřížky do ANSYS Fluentu s pomocí tlačítka:
• Přechod z ANSYS Fluentu do Fluent Meshingu: b
22
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Prism Quality Tools
• Přidány 3 nové nástroje na zlepšení kvality Prism elementů
– Improve
• Vylepšování prismatické vrstvy
– Post Ignore
• Odstranění problematických prismů
– Tet Improve Cavity
• Odstranění a remeshování tetra elementů u prism vrstvy
23
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Fluent Meshing
Workbench
• Ve verzi 14.5 Fluent Meshing neumožňuje
parametrizaci v prostředí ANSYS Workbench
• Při spuštění „Fluent (with TGrid Meshing)”
– je přístupná parametrizace jen u ANSYS Fluentu
– Od „Fluent (with TGrid Meshing)” lze vytvářet
propojení v rámci Workbenche
– V prostředí ANSYS Workbench nelze Fluent
Meshing spojovat s DesignModelerem
– Nejsou podporovány parametrické změny
natahované geometrie a mřížky
24
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ANSYS ICEM CFD
25
© 2011 ANSYS, Inc.
9. leden 2012
ICEM CFD
Přehled vylepšení
•
>200 ICEM CFD problémů & vlastností bylo upraveno
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
26
Zrychlení výběru geometrie 10 – 20x, jejího vykreslování a přepočtu při její rotaci
Příprava na implementaci TGrid HexaCore
Zobrazení až 10 nejhorších bloků
Snadnější výběr nestrukturovaných bloků a ploch u Multizone
Vylepšená interpolace u Ogridu
Zrychlení konverze Tet2Hex ( až 100x pro velké modely)
Přepracované výstupy pro Fluent, CFX, CGNS a FireV8
Rozšíření možností ve Workbench readers
Přidán Workbench STL reader
…
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ICEM CFD
Přidání do prostředí Workbench
•
Aktuální možnosti propojení ICEM CFD s dalšími moduly v ANSYS
Workbench
• Napojení z DM, Meshing, CAD interfaces, STL
• Napojení do Fluentu, CFX, Polyflow, APDL...
• Provázání s parametry pro plné používání DesignXploreru, etc.
βeta
27
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ICEM CFD
Integrace dat v ANSYS Workbench
•
Plné využití ICEM CFD
• Spolupráce s Parameter managerem a DesignExplorerem
• Záznam práce je uchovávaný v projektu
• Přímý přístup ke všem propojeným aplikacím
28
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ICEM CFD
Demonstrace využití skriptu
Ukázka kombinace 2 modelů ICEM CFD.
Obě mřížky jsou spojené ve výpočtovém
CFD modelu.
29
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ICEM CFD
Demonstrace využití skriptu
2 modely ICEM CFD, kde v rotační části se mění
použitý skript pro blokovou strukturu v závislosti na
úhlu natočení lopatky
Jednotlivé bloky zajišťují kvalitní mřížku vždy v
určitém rozsahu úhlu natočení lopatky. Volba je
automatická přes podmínky ve skriptu.
30
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ICEM CFD
MultiZone
• Společná vylepšení „MultiZone“ (Workbench) a
ICEM CFD („2D Hexa blocking“)
• Stejná technologie, použitá v různých programech
– Algoritmus MultiZone je založen na 2D blocking z ICEM CFD
• Vzájemné překrytí vývoje s Workbench Meshing
• Gambit paving algorithm, vylepšený imprinting, rozšířený výpis
informací při generaci mřížky, …
MultiZone ve Workbench Meshing MultiZone v ANSYS ICEM CFD
vylepšený Imprinting
31
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ANSYS CFD
Gambit Pave Algorithm
•
Pro MultiZone Sweep je nově možnost zadání Gambit Paving
algoritmu
32
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ICEM CFD
Definování vstupních parametrů (mřížka)
•
Vytvoření parametru pomocí zatržení proměnné (obdobně jako
ve Workbench Meshing)
• Spolupracuje s mnoha globálními parametry nebo s pojmenovanými entitami
• Pracuje také se Surface & Edge parameters pro následné přehrávání dávky
33
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ICEM CFD
Definování vstupních parametrů (geometrie)
•
Lze zadávat i vlastní vstupní parametry a používat je pro automatizaci či
optimalizaci
– V prostředí ANSYS Workbench
– Samostatně
• Settings => Workbench Parameters => Workbench Input Parameters (User Defined)
• Zadá se jméno a hodnota nového parametru
34
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ICEM CFD
Definování vstupních parametrů (skript)
•
•
35
V nahraném skriptovacím souboru (*.rpl) lze nahradit jakoukoliv číselnou
hodnotu pomocí příkazu:
[ic_wb2_get_parameter user_defined BOX_HEIGHT]
Zeditovaný soubor se uloží a následně se používá
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ICEM CFD
Definování parametrů (mřížka)
• V nahrávaném souboru tak lze provádět rozsáhlé úpravy
• Vlastní proměnné, podmínky, vazby, cykly, větvení, výstup výstupní informací, ..
36
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ICEM CFD
Výstupní parametry
•
V prostředí ANSYS Workbench lze v ICEM CFD definovat výstupní parametry
• Settings => Workbench Parameters => Workbench Output Parameters
•
Výstupními parametry pak jsou:
• Kvalita a počet zvolených elementů
37
© 2011 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ANSYS TurboGrid
38
© 2011 ANSYS, Inc.
9. leden 2012
ANSYS TurboGrid:
Výběr ATM Topologie
Možnost zobrazení ATM topologie před vlastní generací mřížky.
Výběr topologií pro konkrétní typy lopatek.
39
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ANSYS TurboGrid:
Vylepšená ATM Topologie
Přidána nová topologie se zjemněním mřížky v blízkosti náběžných a odtokových hran.
Single Round Round Symmetric
40
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Single Round Round Refirement
ANSYS TurboGrid:
Posun pozic periodických b.c.
•
Uživatelem definované posunutí periodického rozhraní pro ATM topologie
–
–
–
–
Posunutí pozice periodické okrajové podmínky od lopatky
Výpočet TBR s Fourierovy transformací (sampling na periodických b.c.)
Lopatka má prostor kmitat
Úprava přes CCL
Standardní ATM topologie
41
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Upravená ATM topologie
ANSYS TurboGrid:
Vlastní výběr částí topologie
• Uživatelské rozhraní pro pokročilou, vlastní definici ATM topologie
– Zapnout „Edit > Options > Enable Advanced Features“
– Vybrat „Topology Set > Method > Manual“
– Zvolí se odpovídající ATM topologie
• 3 samostatné topologie pro LE, Passage, TE
– S pomocí „Topology Viewer“ lze zobrazit id’s (body, hrany) pro CCL
42
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ANSYS TurboGrid:
Mřížka v radiální štěrbině
• Zlepšená kontrola rozložení mřížky ve štěrbině (od přetlakové k sací straně) - „Blade
Tip Size Factor“.
43
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
ANSYS TurboGrid:
Vylepšení topologie pro „Cut-off“ TE
V14.0
44
© 2012 ANSYS, Inc.
V14.5
April 16, 2013
ANSYS TurboGrid:
R&D & b
• Pokračování podpory CAD geometrie v TurboGridu
– Zlepšení přesnosti popisu geometrie
– Jednodušší spojení s ANSYS BladeEditor
– Možnost propojení s ANSYS Meshing pro generaci „Hybrid“ a „Multizone“ mřížky
• Export strukturované sítě do CGNS formátu (v3.1)
• Uživatelem definované pozice pro interface b.c. použité topologie
– Zlepšení přesnosti popisu geometrie
• Vyhlazení mřížky v tangenciálním směru na interface b.c.
– Radiální kompresory s bezlopatkovými difusory
45
© 2012 ANSYS, Inc.
April 16, 2013
Děkuji za pozornost
46
© 2011 ANSYS, Inc.
9. leden 2012
Download

ANSYS v14.5 - CFD Mesh.pdf