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在介紹CFD之前,我們先來了解一下CAX——計算機輔助集成技術。 CAX是近幾年提出的概念。 它將CAD、CAM、CAE、CAPP等計算機輔助技術結合在一起,稱為CAX。 C和A,即Aided,即計算機輔助技術。
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CAX-計算機輔助集成技術
在最初的傳統產品設計過程中,我們更多地依賴經驗或者一些理論公式。 近年來,隨著計算機輔助技術的發展,我們所有的產品設計,計算機都可以提供實時交互,所以有了這些技術,無論是3D軟件設計還是虛擬仿真物理仿真實驗室在線,在一些制造或者工藝類別的過程中都可以與估價機連接,讓我們的工作更加嚴謹,更加高效。 因此,CAX仍然是產品設計過程中的一個主要發展方向。
在CAX上,比較重要的是CAD、CAE、CAM等,我們系列課程的培訓內容從屬于CAE,也叫計算機輔助工程。 它主要利用計算機對產品設備的性能進行控制,通過仿真的方式進行描述,常見的分析類型有流體、結構、電磁、熱、光學等。
CAE軟件分類
CAE軟件可以分為兩類。
第一類,專業CAE軟件。 這些軟件主要應用于一些固定的產品,或者固定的模擬模板,或者一些專有的行業。 這些模擬流程相對固定,更適合一些二次開發場景。
第二類是通用CAE軟件。 最典型的是通用CAE軟件,可以評估各類產品的流體性能,不限于某一行業。 這類通用CAE軟件相對來說比較難學和使用,因為它有很大的自由發揮空間。 如果功能少、使用領域窄,就無法適應多個通用行業。 所以通用軟件的優點是自由度高,缺點是相應的難度可能會比較大。
從數學領域來看,CAE軟件可分為流體、結構、電磁、熱、光學等。 目前最常用的是流體學、結構學、電磁學。 從熱度上來說,可能更多的是融合在這三個化學領域。 從光學方面來說,這個領域可能是比較獨立的,而且這幾年也有比較大的發展。
CAE的主要工作流程大致分為三個步驟。 首先是預處理,然后是解估計,最后是后處理。 這三個步驟將貫穿我們課程的全部內容。 由于我們的課程包含大量案例,所以案例的操作基本上都是圍繞這三個步驟進行的。 最后,CAE軟件還有一些主要功能,包括:可以降低設計成本,縮短設計和分析的周期,然后還有一些優化功能,最后還可以進行一些故障診斷。
ANSYS多化學場模擬系統
我們的課程是圍繞 ANSYS 組織的,ANSYS 是我們 CAE 上的流體仿真工具。 既然提到了ANSYS,我們就來看看ANSYS多化學場模擬系統。
ANSYS 自 20 世紀 80 年代起就開始有限元研究。 一開始是從結構開始的(相信你們有些人應該對ANSYS命令流程有一定的了解),然后不斷擴大規模,其中有一些是自研軟件,更多的是通過招標的方式,包括對于流體、電子、半導體和光學等其他仿真軟件,ANSYS已經是一個非常龐大且強大的多化學領域仿真系統。
CFD產品體系和工作流程
流體家族有很多產品,如,CFX,,等等。 這類軟件有不同的功能。 我們還是以本次培訓為重點,主要介紹相關技術。
ANSYS CFD流體相關產品體系也非常龐大。 如果你曾經接觸過我們的CFD或者流體熱力學,你應該明白CFD模擬一般有四個步驟:幾何、網格、求解、后處理。 處理。
上圖展示了不同的步驟,對于不合理的步驟,不同的軟件可以實現相應的功能。 簡單來說,每個小塊都是一個獨立的獨立軟件,然后ANSYS CFD流體集成在整個平臺下進行仿真工作。
雖然ANSYS產品體系龐大,但要實現單一的CFD仿真功能,并不需要掌握該類的所有內容。 只需執行這些步驟即可。
官方最新工作思路
1. 傳統工作流程
對于初學者,或者對于一些簡單的問題,其實前幾年都是采用這樣的工作思路。
對于第一幾何形狀,這樣的布置和處理是通過SCDM來執行的。 第二個網格,用于網格處理。 第三個求解器用于完成此操作。 第四個后處理就是通過CFD-post做一些后處理工作(其實它也有后處理的能力),所有的工作都是在ANSYS平臺下完成的。
ANSYS的圖形化工作界面還是很形象的,多工況處理也很容易。 如果把整個過程跑出來,難度是比較適中的,但它唯一的缺點就是需要我們學習才能完成這樣的工作。 很多軟件,這是一件麻煩的事情,所以我們現在把它定義為傳統流程。
2. 新的工作流程
近三年來,ANSYS推出了全新的流體分析流程,在此基礎上開發了全新的、統一的操作界面,并且支持繁體英文(即界面為英文)物理仿真實驗室在線,因為它具有解決和后處理的能力,因此吸收了該工具作為前處理步驟,并進行了大量的二次開發,以開發更易于使用的上層工作流程。
因此,新的工作流程不需要依賴ANSYS,只需要一款軟件即可完成整個CFD仿真過程。
左上角放置了一個小型的SCDM,因為很多情況下還是需要SCDM來進行一些操作,對整個仿真過程有幫助。 但其價值卻遠遠高于SCDM以往傳統工藝之上的地位。 在傳統的工作流程中,我們必須在SCDM上做很多工作,這樣才能繼續進行仿真。 在新版本中,只需要在SCDM中完成一小部分工作,甚至不做也能完成整個流體模擬。 這是我們全新的流程。
本課程基于英文版本,因此我們使用了新的工作流程。 與舊版本的傳統流程相比,全新的工作流程有一些優點,也有一些缺點,我們必須按照ANSYS原有的理念跟上時代的步伐,掌握新技術。 優點大于缺點。
希望本課程能夠幫助您盡快適應新的軟件操作界面,也適應新版本中的一些新技術,享受新技術帶來的優勢!
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