Volupe logo

Blog berichten Volupe

Smart Sweep ontwerpstudie

Simcenter STAR-CCM+ wordt geleverd met het hulpmiddel Design Manager voor het verkennen van de ontwerpruimte; de snelle weg naar innovatie. Design Manager biedt verschillende soorten ontwerpstudies waarmee u de ontwerpruimte van uw product kunt verkennen en oplossingen kunt vinden die u anders misschien niet had overwogen. In Simcenter STAR-CCM+ 2206 is een nieuw studietype (Smart Sweep) geïntroduceerd om het gebruik van design sweeps te versnellen. Leer in de blogpost van deze week meer over Smart Sweeps, de voordelen ervan en hoe u ze kunt instellen in Design manager voor twee ontwerpvariabele flowproblemen.

 

Over Smart Sweep

Ontwerpstudies in Simcenter STAR-CCM+ zijn onderverdeeld in twee categorieën: prestatiebeoordeling en optimalisatie. Maar voordat u die uitvoert kunt u ook een CAD robuustheidsstudie uitvoeren om de geometrische geldigheid van ontwerpen in uw ontwerpruimte te controleren. Het beste van alles is dat er alleen een specifieke licentie nodig is voor de optimalisatiestudies. Dit betekent dat u ver kunt komen in uw ontwerpverkenning met de standaard STAR-CCM+ licentie.

De gloednieuwe Slim vegen functie behoort tot de categorie prestatiebeoordeling en stelt u in staat ontwerp sweeps sneller te automatiseren. Toepassingen die een reeks waarden binnen verschillende bedrijfspunten moeten vastleggen, zoals prestatiekaarten voor roterende machines, propellercurven of overtrekhoek van een vleugelprofiel, zijn studies die duidelijk baat hebben bij Smart Sweep.

Stopcriteria op basis van responswaarden kunnen worden gebruikt om onhaalbare gevallen te vermijden. Eerdere ontwerpresultaten kunnen worden gebruikt voor initialisatie van latere veegpunten in de studie - waardoor de convergentie robuuster wordt en de simulatietijd wordt verkort.

Smart Sweep kan echter worden gebruikt om het ontwerp van belang te identificeren in elk soort toepassing met meer dan één parameter door opeenvolgend door de waarden te stappen. In het volgende hoofdstuk passen we een Smart Sweep toe op een eenvoudig pijpstromingsvoorbeeld met mengkamer. Aan de hoofdstroom voegen we een secundaire en tertiaire stroom met verschillende temperaturen toe. Uiteindelijk zijn we geïnteresseerd in de temperatuuruniformiteit aan de uitlaat als functie van de secundaire en tertiaire massastromen.

 

Hoe stel je een Smart Sweep in?

In een Smart Sweep specificeert u invoerparameters, responsen, plots en scènes zoals in conventionele sweepstudies. In de ontwerptabel voegt u echter één rij per sweep toe (die tijdens de stepping constant wordt gehouden). Hier besluiten we drie verschillende condities voor de massastroom op de tertiaire inlaatpijp te testen (0,05, 0,1 en 0,15 kg/s) en steppen we door een aantal instroomcondities op de secundaire pijp.

Er kan slechts één stapparameter zijn, die wordt gekozen uit de invoerparameters van de Smart Sweep-studie (MassflowSecondary en MassflowTertiary leiding). Kies de stepping parameter uit het Stepping Parameter child node en specificeer de stapgrootte.

Het aantal ontwerpruns en hun verdeling binnen een sweep wordt geregeld met de sweep Stepping Parameter, Bisect Criteria, en Stopping Criteria.

Bisect-criteria zijn gebaseerd op de ontwerp-responsen en bepalen de grootte van de sweep-stappen. Wanneer hieraan wordt voldaan, wordt de stapgrootte binnen een veegreeks voortdurend gehalveerd voor elke verdere ontwerprun totdat aan de stopcriteria van deze veegreeks wordt voldaan. Er kan een absolute minimum- of maximumwaarde van de respons worden gespecificeerd, vanwaar het bisect begint zodra de respons die waarde heeft bereikt. In ons geval weten we echter niet wat de maximale temperatuuruniformiteit is die van tevoren kan worden bereikt. Het is daarom zinvoller het criteriatype Procentuele verandering te gebruiken.

De procentuele veranderingswaarde ten opzichte van de minimumwaarde of maximumwaarde van alle voorgaande ontwerpen. Dit betekent dat het criterium opnieuw wordt gedefinieerd zodra we respectievelijk een nieuw minimum of maximum vinden. We kunnen een positieve procentuele verandering definiëren waaraan voldaan is wanneer de procentuele toename ten opzichte van de vorige minimum ontwerpwaarde deze waarde overschrijdt. Voor een negatieve procentuele verandering is het criterium waar wanneer de procentuele daling (ten opzichte van de vorige maximale ontwerpwaarde) deze waarde overschrijdt. De onderstaande figuur geeft als voorbeeld een negatieve procentuele verandering van -0,001%. Zodra aan het Bisect-criterium is voldaan, zien we dat de Ontwerpen naar het verkregen maximum toe bewegen met een continu bisecte stapgrootte. Tot aan het ene stopcriterium is voldaan; hier het maximum aantal bissectrices.

De stopcriteria bepalen wanneer het onderzoek moet worden stopgezet. Nuttige criteria zijn bijvoorbeeld een maximumlimiet voor de stappende parameter. In ons geval 2 kg/s massastroom bij de secundaire inlaat. Maar ook de reactiecriteria uit een maximale temperatuuruniformiteit van 1,0 of het stoppen na opeenvolgende foutontwerpen zijn redelijk om onnodige evaluaties te vermijden.

 

Over onnodige evaluaties gesproken, het is nu eindelijk mogelijk om enkele eerdere resultaten te hergebruiken voor verdere ontwerpruns! Selecteer de Smart Sweep Settings en schakel de eigenschappen voor hergebruik in:

Hergebruik ontwerpen binnen zoekopdrachten

Indien geactiveerd, hergebruikt het huidige ontwerp de geconvergeerde oplossing van de vorige succesvolle ontwerprun van deze veegreeks om een betere geconvergeerde oplossing te bereiken.

Hergebruik van ontwerpen bij het zoeken

Indien geactiveerd, hergebruikt het eerste ontwerp van de huidige veegreeks de eerste ontwerpoplossing van de vorige veegronde. In het geval van een onsuccesvol eerste ontwerp zoekt Design Manager verder naar het volgende succesvolle eerste ontwerp in downstream sweeps.

Vergelijking met Sweep

Het totale resultaat van de vergelijkende studie is in wezen hetzelfde. Zonder het gebruik van de Bisect Criteria, krijgen we in beide studies 120 ontwerpen, die vervolgens door de ontwerpruimte stappen. Een van de voordelen van de Smart Sweep is echter de automatisering. We krijgen automatisch de resultaten gesorteerd in sweep-datasets en kunnen ze gemakkelijk plotten en de sets onderscheiden.

Toch, door het hergebruik van het ontwerp tijdens de Smart Sweep gemiddelde solvertijd is 28% korter vergeleken met de solvertijd tijdens de sweep. Sommige simulations convergeerden niet tijdens de standaard sweep, terwijl de Smart Sweet simulatie (die de vorige simulations hergebruikte) foutloos convergeerde.

Ik hoop dat het onderwerp van dit artikel interessant is en dat u dit kunt gebruiken om uw doelen te bereiken met Simcenter STAR-CCM+ sneller. Laat het ons weten als u vragen of opmerkingen heeft op support@volupe.com. 

 

De Auteur

Florian Vesting, PhD
Contact: support@volupe.com
+46 768 51 23 46

 

 

 

Meer blogberichten

nl_BEDutch