在上期 Part 1文章中,我们介绍了从 v2023 版本开始,虚拟风洞VWT(Virtual Wind Tunnel)模块合并到HyperMesh CFD中。用户在VWT模块中完成LBM求解器ultraFluidX的前处理设置,导出参数文件XML和模型文件STL,并在GPU服务器上提交计算。本期将继续介绍相关应用和操作。
Mesh Controls
格子尺寸设定
-
Far Field定义风洞的参考尺寸。不同的加密等级RL(Refinement Level)是按照2^n规律加密
-
用户无须指定时间步长,求解器会根据格子尺寸自动确定
-
格子的生成过程是在GPU服务器上自动完成,对于设计变动,比如替换风扇的叶轮,只需要替换STL部件即可,方便批量计算
汽车外流场模型中心对称面的格子
格子尺寸和时间步长的关系
-
Layers指定加密层数,一般设置4~12层
-
Distance指定加密格子的总厚度(从壁面法向算起)
-
Level指定格子加密等级
-
RL越大优先级越高,可以在同一位置指定多个Offset达到梯度加密的效果
Custom定义任意形状的加密区域,此区域须是封闭体,可以从STL数据导入,也可以在PolyNURBS工具创建。
如用户创建了自定义加密的区域,但是忘记设置为Custom,则默认为Wall壁面。
风扇模型切面的格子显示
汽车空气动力学模型加密方法:
-
RL1的加密范围:X距离车尾3个车长,车头1个车长,Y距离一个车宽,Z一个车高
-
RL3距离车尾一个车长的距离
发动机舱区域的加密
气流分离区域的Custom zone加密
重点关注区域offset加密,4层RL7(1.5mm)+12层RL6(3mm)
-
指定流体材料属性
-
指定风洞的地面移动系统,单带或五带
-
用于汽车空气动力学分析,风扇仿真不必用
Output 输出控制
-
求解器将输出类型分为4种,点/切面/表面/体。用户可以分别控制输出的参数。
-
Output选项对流动计算精度没有影响,但是会影响后处理效果和磁盘占用空间。
-
由于噪声信号处理需要对原始的时域信号做FFT,Output设置的输出频率和输出起始时间会有影响。
-
Output Controls控制输出的全局参数。
-
Start time是时间平均值的开始时间,Average window size是窗口平均值的时间宽度。
-
output frequency是整个风洞体数据的输出频率,1亿格子的fulldata体数据可能超过10G,用户须设置合理的保存频率。
-
输出格式支持2种,Ensight和H3D。
-
Merge output files 将多GPU计算的结果合并,通常用于噪声信号处理。
-
Coefficient on each part 记录STL各个部件对阻力/升力的贡献率。
-
Coefficient in X/Y/Z 记录切面对阻力/升力的贡献率(默认是100个切面)。
输出全局控制
-
沿车身x方向的Cd累计曲线
-
结果文件路径 uFX _ coefficientsData / uFX _ coefficientsPerSection _ Avg.txt
沿车身x方向的切面Cd贡献量
-
汽车各个部件对风阻贡献量的统计
-
文件路径 uFX_coefficientsData / uFX_coefficientsPerPart_Avg.txt
Output-Probes 监测点
-
Surface Probe壁面监测点,Volume Probe空间监测点(风扇噪声的虚拟麦克风)
-
所有的 output 都需要设置:
1. 开始输出时间Start Time或迭代步 Start Iteration
2. 输出间隔Output interval或输出频率Target Frequency或Refinement Level (监测点位置的格子等级)
Surface Probe记录壁面压力脉动
Output-Section cut 监测切面
-
计算过程中切面数据保存在section cut目录
-
设置合理的输出频率,节省磁盘空间。动画播放一般保存50~100次
Output-Surface监测固体壁面
Output-Monitor Surface 虚拟监测面
-
虚拟监测面须包含在STL中
-
Visual输出面图形数据,可以在后处理模块打开查看 Summary 输出*txt文本,记录流量/流速/压力等
Output-Volume 空间体数据
-
Volume数据保存局部空间数据,从而避免后处理导入整个风洞体数据
-
通常用于空间等值面,三维涡量图,三维流线的后处理制作
Run 提交计算
-
Inflow speed: 风洞入口风速,对于风扇噪声分析设置为0
-
Run time:汽车空气动力学约3.6秒左右,风阻达到准稳定状态。风扇噪声计算,根据转速换算,通常需要旋转10~20圈,让噪声信号稳定。
-
Tim step size: 自动计算,是和格子尺寸以及声速相关的。比如格子far field尺寸0.256m,dt=0.256/(343∗√3)=0.00043 s。格子尺寸减半,则时间步长减半。
-
Number of steps:迭代步,根据Run time和Far field格子尺寸自动确定。
-
Smooth start iteration:初始时刻风速为0,迭代n步后达到指定风速,用于稳定起始时刻的计算过程。
-
Scaling factor:时间步长的缩放系数,如设置为2,则时间步长翻倍,Run time不变的情况下,可减少一半的迭代步。但是噪声计算须关闭马赫加速系数。
-
Moving ground / rotating wheels是用于汽车风洞的开关
PolyNURBS工具用于创建任意形状的空间造型,可以用自定义加密区域的创建,也可以用于空气动力学部件的创建。
示例:创建车身的空间加密区域
示例:创建A柱的空间加密区域
Add / Remove Blocks from Cage 工具演示:
PolyNURBS工具的演示动画:
本期的 HyperMesh CFD 功能详解分享就到这里啦,下期见~
ATCx DEM 离散元仿真技术全球会议
自2020年首次举办以来,ATCx DEM(点击报名)已发展为全球首屈一指的离散元仿真技术线上活动,专注于离散元方法(DEM)在散料和颗粒材料仿真中的应用技术交流。
此次会议,Altair 将邀请德国默克医疗、CNH 凯斯纽荷兰、NISSAN 汽车、住友金属、Sandvik 山特维克、山东临工等全球知名企业的技术专家和一线工程师,倾情分享近60个不同行业的精彩演讲,共同探索离散元方法在各个行业中的创新应用。
无论您来自重型设备、矿业与冶金、化学、制药还是学术界,ATCx DEM (点击报名)将带您了解行业领袖的宝贵见解、离散元仿真和 Altair EDEM 如何彻底革新设备优化和流程效率离散元技术等最新创新和最佳实践。