Blogginlägg Volupe

Hur man kör en grundläggande simulering i Simcenter FloEFD

FloEFD Introduktion och syfte

Den här veckan ska jag visa dig en simulering från programvaran Simcenter FloEFD. Det här blogginlägget kommer att vara en handledning i hur man ställer in och kör en simulering i Simcenter FloEFD. Simcenter FloEFD är ett CFD-verktyg för att simulera främst flöden och värmeöverföring, precis som Simcenter STAR-CCM+, men programvaran är ett CFD-verktyg som skapats för konstruktörer utan erfarenhet av CFD simulations. Simcenter FloEFD finns som en fristående version, men det kan också användas som en plug-in till ett CAD-program. I plug-in-versionen kan du enkelt växla mellan att redigera geometrin i CAD och få snabb återkoppling om hur geometrin fungerar när det gäller flödet och/eller värmeöverföringen.

Simcenter FloEFD är ett kraftfullt och snabbt sätt att få fram simuleringsresultat. Antalet inställningar som måste definieras minimeras för att göra det möjligt för en CAD-ingenjör att utvärdera geometrin innan den överlämnas till CFD-ingenjören. Genom att definiera det fysiska problemet, ett mål som avgör om simuleringen är klar och ställa in grova nätinställningar är lösningen på simuleringen bara ett klick bort.

När geometrin importeras till Simcenter FloEFDfår du ett fönster som liknar bilden nedan. I det grafiska användargränssnittet ser du geometrin och till vänster finns en trädstruktur (liknande den i Simcenter STAR-CCM+) där du kan välja vilka inställningar du vill ändra. Ovanför geometrin finns ett verktygsfält för att utföra åtgärder. I veckans blogginlägg kommer jag att visa dig en simulering av flödet i ett böjt rör.

 

När man börjar analysera det interna flödet i ett rör kan det vara bra att skapa en tvärsnittsbild. På så sätt kan vi se rörets insida. Klicka på Dölj alla typer -> Visa plan, inuti geometridisplayen. Högerklicka på det fördefinierade plan som du vill använda för tvärsnittsbilden och välj Vy över sektionen. Se bilden nedan för instruktioner.

rör FLOEFD

 

Utvinning av fluid-volym

Du ser nu ett tvärsnitt av röret. När vi zoomar in på kanten av röret ser vi något som kallas en Lock. Locket används för att göra geometrin tät. Jag har skapat detta lock i Siemens NX (tillsammans med geometrin). Det finns ett verktyg i Simcenter FloEFD för att skapa lock, men jag rekommenderar att du skapar dina egna med ditt CAD-program. Om du vill använda det integrerade sättet att skapa lock hittar du det under Tools och sedan Create lids. Att skapa lock med denna funktion fungerar bäst på hål med plana ytor. Som du kan se i min simulering överlappar locket rörböjningen. Detta görs med avsikt i Siemens NX, eftersom det inte rekommenderas att ha ytor som delar samma plats.

LID floefd

 

Locket används för att skapa en sluten fluid-domän. När domänen är stängd kan vi ställa in en Trollkarl för simuleringsinställningarna. I verktygsfältet finns guiden uppe till vänster, precis under menyerna. I guiden ställer du in projektets namn, simuleringsenheter, om simuleringen omfattar internt eller externt flöde (om du har båda, välj externt), specificerar fluid, hur dina väggar ska interagera med fluid och slutligen simuleringens startvillkor. Detta kan tyckas vara många inställningar, men menyerna är tydliga och de möjliga valen har alltid bra standardvärden, vilket gör det lättare för ingenjören att göra de inställningar som behövs för simuleringen.

I bilden nedan ser du Beräkningsdomänsom är nästa inställning i verktygsfältet.

Inställningar FLOEFD

 

För att validera att beräkningsdomänen definierar fluid-domänen på rätt sätt kan du använda det kraftfulla verktyget Kontrollera geometrin. Det finns två kontroller som rekommenderas innan du går vidare till nästa steg i installationen: Kontrollera och Visa fluid  volym. Kontrollera ger dig information om huruvida geometrin är sluten och därmed redo att användas i simuleringen. Detta görs genom att ge utdatan OK om geometrin är stängd. Visa fluid domänen kommer att ge en grafisk utskrift med fluid-domänen, se bilden nedan. Domänens volym kommer också att visas i utdatafönstret. Observera att om du inte får det förväntade värdet, till exempel om fluid-domänen har en volym på 0 kubikmeter, har du förmodligen använt funktionen Uteslut håligheter utan flödestillstånd.. Detta är en inställning som du kan använda om du har håligheter i din geometri som du inte vill utföra beräkningar för, men i detta specifika fall kommer all inre volym att ses som en hålighet och simuleringen kommer därför inte att ha någon volym att utföra beräkningen på. Denna inställning för kaviteterna kan aktiveras i guiden, där du ställer in internt eller externt flöde.

 

Gränsvillkor

När du har fått den önskade fluid-domänen är du redo att ställa in Gränsvillkor för din simulering. Gränsvillkor är inställningar (oftast tillämpade) på ytor. Du bör ha minst ett randvillkor som inte styr flödet för att ha en variabel att lösa för. Du bör också ha minst ett randvillkor som kommer att styra flödet, i den här simuleringen kommer ett massflödesinlopp att användas som det styrande randvillkoret. Lockets insida kommer att vara den inre ytan där randvillkoret kommer att tillämpas. Om du högerklickar på locket kan du välja Välj annatoch välj en yta som hör till locket även om den inte är synlig från din synvinkel. Håll muspekaren över de olika ytorna och välj den som markerar den önskade ytan i orange. Välj randvillkoret Miljötryck för utloppets inre yta (detta motsvarar Pressure outlet i Simcenter STAR-CCM+).

 

Simcenter FloEFD använder Mål för att avgöra om simuleringen är klar, och nu är det dags att definiera en Mål för ytan för utloppet enligt bilden nedan. För den här simuleringen kommer jag att använda ett medelvärde av det statiska trycket vid utloppet, som måste bli stabilt mellan iterationerna när man löser flödesfältet. Först då slutar lösaren att iterera och en konvergerad lösning har erhållits.

 

Nät

För att beräkna flödesfältet måste vi diskretisera vår domän med hjälp av ett nät. I bilden nedan visas det grundläggande nätet (högerklicka på Nät och Visa grundläggande nät). Inställningarna för grundnätet förfinas till nivå 5 i det här fallet eftersom geometrin är ganska liten. Det rekommenderas att använda en nivå av nätförfining för basnätet mellan 3 och 5. Lösaren använder väggfunktioner för att bestämma flödet nära väggarna, vilket gör behovet av finare celler vid väggen mindre relevant.

 

Jag kommer fortfarande att visa hur man förfinar nätet med en Lokal förädling i böjningen, men behåll inställningarna för Förädlingsceller på 2 för både volymen och ytnätet. Genom att ställa in antalet celler som används i kanalen till 15 kommer nätinställningarna nu att vara bra för det här fallet. Välj de inre ytorna i rörets böjda del för nätförfining. En anmärkning här är att denna ytförfining endast kommer att påverka solid i det här fallet, eftersom ytan är en del av solid och gränssnittet solid/fliud.

 

Lösning för flödesfältet

Alla inställningar för simuleringen är definierade och lösaren är nu redo att köras genom att klicka på Kör i verktygsfältet. Lösaren kommer först att maskera fluid-domänen och därefter itereras lösningen av flödesfältet, och när målen för simuleringen har uppnåtts stannar lösaren. Lösaren använder ett popup-fönster och här kan du övervaka målet, styra lösaren och även skapa diagram för visualisering under tiden lösaren körs.

 

Efterbehandling

När simuleringen är klar är efterbearbetning nästa steg. Observera att efterbehandlingen naturligtvis kan ställas in innan lösaren körs, som i Simcenter STAR-CCM+. I det här fallet kommer jag dock att följa arbetsflödet uppifrån och ner i trädstrukturen. I bilden nedan visas en visualisering av hastighetsfältet som en Cut-plot (konturplott) på det fördefinierade plan som används för tvärsnittet.

 

Det finns många olika sätt att visualisera flödet i Simcenter FloEFD. Bilden nedan visar ett annat sätt att visualisera flödet i domänen - Effektiviserar (typen av strömlinje är Band i den här simuleringen).

 

Jag hoppas att veckans blogginlägg om programvaran Simcenter FloEFD har varit intressant att läsa. Simcenter FloEFD är bara en av de programvaror som Volupe stöder förutom Simcenter STAR-CCM+. Kontakta oss gärna på support@volupe.com om du har några frågor om Simcenter FloEFD eller andra frågor om din simulations.

Läs också:
Så här ställer du in guiden i Simcenter FloEFD
Riktat nät i Simcenter STAR-CCM+
Så här ställer du in en CHT-simulering med hjälp av simuleringsoperationer
Hitta zoner som potentiellt ger ett dåligt volymnät

Fler blogginlägg

sv_SESwedish