Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    superjammer najsilniejsze ramię robota

    Najsilniejsze ramię robota

    chwytak z taśmy mierniczej

    Chwytak z taśmy mierniczej

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Cyklokopter BlackBird

    Cyklokopter BlackBird w powietrzu

    GFG Peralta S

    Retrofuturystyczne perełki motoryzacji

    Nowa technologia recyklingu włókien węglowych

    Nowa technologia recyklingu włókien węglowych

    podwodne górnictwo

    Wojna celna i minerały na dnie morza

    Robot na gaz

    Robot na gaz

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Przenośnik rolkowy

    Automatyzacja transportu wewnętrznego

    Pierścienie Ustalające Smalley Spirolox

    Pierścienie ustalające Smalley Spirolox

    badanie materiałowe polimerów na potrzeby MES

    Badania materiałowe i modelowanie polimerów na potrzeby symulacji MES

    Wywrotnica czołowa o ruchu kontrolowanym

    Historia jednego patentu – czyli dlaczego warto znać teorię

    separator do docierania wałków

    Docieranie otworów i powierzchni walcowych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    mantra-ford ms80 1969

    Spór o aerodynamikę: skrzydła w Formule 1

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Nadsmarowność przełom w tribologii

    Nadsmarowność – przełom w tribologii?

    obróbka wykończająca honowanie

    Obróbka wykończająca: honowanie

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 7

    pamar axial engine

    Osiowe silniki wewnętrznego spalania

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    Nowa technologia produkcji drzwi samolotów pasażerskich

    superjammer najsilniejsze ramię robota

    Najsilniejsze ramię robota

    chwytak z taśmy mierniczej

    Chwytak z taśmy mierniczej

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Nowy stop miedzi do zastosowań wysokotemperaturowych

    Cyklokopter BlackBird

    Cyklokopter BlackBird w powietrzu

    GFG Peralta S

    Retrofuturystyczne perełki motoryzacji

    Nowa technologia recyklingu włókien węglowych

    Nowa technologia recyklingu włókien węglowych

    podwodne górnictwo

    Wojna celna i minerały na dnie morza

    Robot na gaz

    Robot na gaz

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Przenośnik rolkowy

    Automatyzacja transportu wewnętrznego

    Pierścienie Ustalające Smalley Spirolox

    Pierścienie ustalające Smalley Spirolox

    badanie materiałowe polimerów na potrzeby MES

    Badania materiałowe i modelowanie polimerów na potrzeby symulacji MES

    Wywrotnica czołowa o ruchu kontrolowanym

    Historia jednego patentu – czyli dlaczego warto znać teorię

    separator do docierania wałków

    Docieranie otworów i powierzchni walcowych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    Honowanie na standardowych centrach obróbczych

    mantra-ford ms80 1969

    Spór o aerodynamikę: skrzydła w Formule 1

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Efektywność i optymalizacja technologii

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Resztkowa poduszka tworzywa w procesie wtrysku

    Nadsmarowność przełom w tribologii

    Nadsmarowność – przełom w tribologii?

    obróbka wykończająca honowanie

    Obróbka wykończająca: honowanie

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Prognozowanie wyboczenia wskutek odkształceń termicznych

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 7

    pamar axial engine

    Osiowe silniki wewnętrznego spalania

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    Analiza i synteza w projektowaniu obrabiarek

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
https-expert-smalley-com-bearing-preload

Generacja siatki w programie Fluent Meshing

­ Adam Piechna
24.10.2014
A A

Generacja siatki na potrzeby symulacji komputerowej przepływu jest istotnym elementem w całym procesie przygotowania modelu. Od jakości i gęstości siatki zależy jakość uzyskanych w symulacji wyników, jednocześnie proces generacji siatki może być bardzo pracochłonny, w wielu przypadkach określając efektywność danego projektu. Programy do generacji siatek obliczeniowych oferują różne podejścia i możliwości, próbując skrócić zarówno czas manualnej pracy z modelem jak i czas jaki potrzebują same algorytmy siatkujące. Jednym z nich jest program ANSYS Fluent Meshing (następca systemu TGrid).

Razem z wydaniem ANSYS Workbench w wersji 15.0 TGrid stał się integralną częścią programu Fluent, jednocześnie wprowadzonych do niego zostało szereg nowych opcji. Jedną z ważniejszych nowości w programie jest możliwość bezpośredniego wczytania geometrii w jednym z formatów CAD (w TGrid formatem wejściowym była powierzchniowa siatka trójkątna). Obecnie program Fluent stał się platformą, w której mamy możliwość przygotowania modelu do analizy, bez korzystania z dodatkowych programów.

Naszym celem będzie generacja siatki powierzchniowej obliczeniowej fragmentu katalizatora samochodu osobowego. Dostarczona geometria w formacie CAD przedstawiona jest na rysunku 1.

Model CAD katalizatora samochodowego
Rys. 1 Model CAD katalizatora samochodowego

Pierwszym etapem pracy jest import geometrii do programu ANSYS Fluent Meshing. Podczas importu program dokonuje teselacji (fasetowania) geometrii, w wyniku której powstaje powierzchniowa siatka trójkątna. Przy ustawieniach domyślnych stworzona siatka powierzchniowa będzie stosunkowo rzadka (podobny efekt można uzyskać przy eksporcie geometrii fasetowej z programu Gambit) i służy do obejrzenia modelu i identyfikacji rozmiaru elementów istotnych z punktu widzenia symulacji. Po inspekcji modelu jako minimalny rozmiar elementów przyjmujemy 0,5 mm, a jako maksymalny 16 mm. Dokonujemy ponownego importu, tym razem z włączoną opcją Conformal Tesselation. Kontroluje ona dokładność odwzorowania geometrii za pomocą Funkcji Rozmiaru (Size Function), zagęszczając siatkę na krzywiźnie i w szczelinach. Jako kąt zagęszczenia krzywizn (Curvature Normal Angle) podajemy 15o (co odpowiada dużej dokładności odwzorowania krzywizny). Dodatkowo zaznaczamy opcję Edge Proximity i wpisujemy 1, jako liczbę komórek w szczelinie. Po ponownym imporcie uzyskujemy znacznie dokładniejszą siatkę trójkątów odwzorowującą kształt katalizatora (Rys. 2). Należy zwrócić uwagę, że nie jest to jeszcze siatka, którą możemy wykorzystać na potrzeby analizy CFD.

ANSYS Fluent Meshing
ANSYS Fluent Meshing
Rys. 2 Siatka powierzchniowa po imporcie do programu ANSYS Fluent Meshing. Po lewej – przy ustawieniach domyślnych, po prawej – po włączeniu opcji zagęszczania na krzywiznach i szczelinach

Kolejnym krokiem będzie przygotowanie obszaru, w którym będziemy chcieli wygenerować siatkę powierzchniową o wysokiej jakości, poprzez przeprowadzenie tzw. wrappingu (polskim odpowiednikiem może być: opakowywanie). Będzie to fragment katalizatora w pobliżu czujnika. Aby ograniczyć obszar po stronie płynu musimy stworzy powierzchnię zamykającą na wlocie do układu. W tym celu w menu Caps wybieramy, klikając prawym przyciskiem myszy (PPM), jedną z krawędzi tworzących wlot do katalizatora, podajemy nazwę inlet, wybieramy typ powierzchni jako velocity inlet i klikamy Create (Rys. 3.).

Generacja Siatki w Programie Fluent Meshing
Rys. 3 Tworzenie powierzchni na wlocie do katalizatora

Aby móc obejrzeć geometrię również od środka skorzystamy z opcji wyświetlenia tylko połowy modelu – Insert Clipping Planes. Obudowa katalizatora składa się z dwóch stykających się połówek. Przed przeprowadzeniem operacji wrap dobrym zwyczajem jest połączenie ze sobą elementów tworzących całość. Wybieramy dwa obiekty poprzez włączenie filtru wyboru obiektów (skrót klawiaturowy Ctr+b i PPM) i wydajemy polecenie sklejenia poprzez Ctr+Shift+m. Operację powtarzamy, wybierając jeszcze raz te same obszary, tym razem po włączeniu filtru wyboru stref (Ctr+z). Jednocześnie przy inspekcji siatki zauważamy w pobliżu otwór. Otwór możemy załatać ręcznie poprzez zaznaczenie trzech węzłów (Ctr+n i PPM) i na ich podstawie tworząc trójkątną powierzchnię (klawisz f5). Stworzony element zostanie automatycznie dołączony do jednego z obiektów, którego węzły wybieraliśmy (Rys. 4). Powtarzamy operację dla trzech pozostałych otworów.

Generacja Siatki w Programie Fluent Meshing
Rys. 4 Sklejenia dwóch obszarów oraz załatanie otworu poprzez stworzenie powierzchni trójkątnej

Kolejnym krokiem będzie zaznaczenie siedmiu obiektów (Ctr+b i PPM) ograniczających naszą objętość przepływową w oknie Objects i zmiana ich typu na wrap (Rys. 5). Zdefiniujemy również punkt materialny, który powinien mieścić się wewnątrz objętości przepływowej. Aby to zrobić klikamy Material Points, następnie albo podajemy współrzędne punktu materialnego, albo wskazujemy jedną z powierzchni obudowy naszego katalizatora (Ctr+z i PPM) i klikamy Compute – obliczone zostaną współrzędne jej środka geometrycznego. Następnie nadajemy nazwę definiowanemu punktowi i klikamy Create.

Powierzchnie zamykające obszar obliczeniowy
Rys. 5 Powierzchnie zamykające obszar obliczeniowy

Następnie wykorzystamy opcję diagnostyki do znalezienia szczelin występujących w modelu. Po kliknięciu opcji Diagnostics zaznaczamy interesujące nas obiekty poprzez pojedyncze kliknięcie w Object Types wrap. W Marking Options podajemy minimalny i maksymalny rozmiar szczeliny. Dobrym zwyczajem jest podanie połowy i dwukrotności minimalnej długości podanej podczas importu modelu, w naszym przypadku będzie to zatem 0,25 mm i 1 mm. Po kliknięciu Mark wyświetlone zostaną szczeliny występujące w modelu.

Generacja siatki w programie Fluent Meshing
Rys. 6 Znalezione szczeliny

Na początku zajmiemy się szczeliną w okolicy czujnika (Rys. 7). Zaznaczamy jeden z elementów powierzchniowych na powierzchni zewnętrznej czujnika (Ctr+f i PPM). Dla ułatwienia rzutowania powierzchni oddzielimy ją od reszty czujnika (Ctr+Shift+s). Operację powtarzamy dla powierzchni na obudowie katalizatora. Aby zamknąć szczelinę poprzez wykonanie rzutowania wybieramy boczną powierzchnię czujnika (Ctr+z i PPM), wciskamy Ctr+s definiując ją jako powierzchnię, na która ma się odbyć rzutowanie, następnie wybieramy powierzchnie rzutowaną (PPM) i wciskamy Ctr+p.

Proces zamykania szczeliny w siatce MES
Rys. 7 Proces zamykania szczeliny w okolicy czujnika

Lokalizujemy drugą szczelinę (Rys. 8). Jest ona innego rodzaju – tutaj dwie powierzchnie schodzą się pod małym kątem, co będzie źródłem problemów podczas generacji siatki objętościowej. Jako że obszar, który chcemy zmodyfikować jest niewielki, rzutowanie całych powierzchni może wygenerować niepożądane efekty. Zamiast tego wykorzystamy narzędzie dedykowane do usuwania szczelin. Podobnie jak poprzednio zaznaczamy powierzchnię, która nie będzie modyfikowana (Ctr+z i PPM) i wciskamy Ctr+s, następnie wybieramy drugą powierzchnię (PPM), ale tym razem zamiast operacji rzutowania (Ctr+p) wybieramy operację zamykania szczelin (Ctr+k). Po pojawieniu się okienka dialogowego modyfikujemy maksymalny rozmiar szczeliny na 1 mm (zgodnie z podaną wartością przy wyszukiwaniu szczelin) i zatwierdzamy operację.

Usuwanie szczelin pomiędzy powierzchniami
Rys. 8 Usuwanie szczelin pomiędzy powierzchniami

Aby sprawdzić czy obszar który chcemy siatkować jest już zamknięty wykorzystamy opcję śledzenia wycieków (ang. leakage). Klikamy Fix Holes, zaznaczamy wszystkie obiekty typu wrap i klikamy Find Holes. Znalezione przez program nieszczelności możemy wyświetlić, wybierając zdefiniowany wcześniej punkt materialny i wybierając opcję Trace. W naszym przypadku powinniśmy zobaczyć przynajmniej jeden przeciek (Rys. 9). Jest to otwór w czujniku. Jego zamknięcie będzie stosunkowo proste: należy powtórzyć procedurę przeprowadzoną przy tworzeniu powierzchni wlotowej to katalizatora.

Wykryta nieszczelność modelu
Rys. 9 Wykryta nieszczelność modelu

Mając pewność, że model jest szczelny możemy przeprowadzić operację wrappingu (opakowywania). Po kliknięciu Wrap wybieramy wszystkie obiekty typu wrap, stworzony wcześniej punkt materialny, ustawiamy dokładność odtworzenia geometrii (Geometry Recovery) na wysoką (High) i zatwierdzamy operację. Zostaje wygenerowana siatka powierzchniowa, jednak jakość odwzorowania krawędzi nie jest zadowalająca (Rys. 10). Aby siatka dokładnie odwzorowywała krawędzie konieczne będzie przeprowadzenie operacji ich wydobycia z zaimportowanej geometrii. Wykonujemy to w oknie Objects. Wybieramy interesujące nas obiekty i w zakładce Operations klikamy Extract, a następnie zaznaczamy podopcję Collectively i klikamy Create. Po wydobyciu krawędzi możemy ponownie dokonać operacji wrappingu. Tym razem efekt jest zadowalający. Jeśli parametr skewness siatki powierzchniowej jest powyżej 0,7 możemy wykorzystać narzędzia poprawy jakości siatki znajdujące się w oknie Diagnostic Tools. Tak przygotowana siatka stanowi bazę do przeprowadzenia generacji wysokiej jakości siatki objętościowej.

Siatka po przeprowadzeniu operacji wrap
Rys. 10 Siatka po przeprowadzeniu operacji wrap. Po lewej bez wyodrębnionych krawędzi

W niniejszym artykule została przedstawiona jedna z możliwych metod pracy z siatką, jaką oferuje program ANSYS Fluent Meshing. Niewątpliwie metodyka siatkowania różni się od tych, znanych z programów ANSYS Meshing, ICEM CFD czy też Gambit. Sam program jest przeznaczony dla zaawansowanych użytkowników i przy nauce wymaga większego nakładu pracy w porównaniu z innymi programami do siatkowania. W zamian program oferuje szereg opcji niedostępnych gdzie indziej. Warto rozważyć wykorzystanie programu szczególnie w następujących przypadkach:

  • Skomplikowana geometria z licznymi błędami;
  • Generacja bardzo dużych siatek czworościennych z warstwą przyścienną;
  • Praca na geometrii w formacie .stl (np. geometria pochodząca z badań tomograficznych lub skanerów 3d)
  • Poprawa jakości już istniejących siatek czworościennych;

Na rysunku 11 przedstawiono zestawienie programów siatkujących firmy ANSYS pod kątem ich zastosowania.

programy siatkujące ANSYS
Rys. 11 Schematyczna klasyfikacja programów siatkujących firmy ANSYS pod kątem ich zastosowania

W celu uzyskania pliku z geometrią katalizatora do samodzielnego przeprowadzenia ćwiczenia należy wysłać mail do apiechna@symkom.pl. W ramach ćwiczenia zachęcam do wygenerowania siatki na całym modelu katalizatora.

Adam Piechna

artykuł pochodzi z wydania 10 (85) październik 2014

Tagi: MESprogramy

Powiązane artykuły

Wybrane Kroki Optymalizacji Obrazujące Przebieg Analizy
Analizy, symulacje

Optymalizacja topologiczna konstrukcji z wykorzystaniem substruktur

Częstotliwości i postaci drgań własnych
Analizy, symulacje

Wykorzystanie substruktur w analizach MES

Analizy Sprzężone w Budowie Form Wtryskowych
Analizy, symulacje

Analizy sprzężone w budowie form wtryskowych

Analizy wytrzymałościowe pojazdów dwudrogowych
Analizy, symulacje

Analizy wytrzymałościowe pojazdów dwudrogowych w oparciu o wytyczne normy EN-280 i EN-13001

Programy open source do symulacji inżynierskich
Analizy, symulacje

Programy open source do symulacji inżynierskich

naczepa kłonicowa
Analizy, symulacje

Analizy wytrzymałościowe stalowych ram naczep kłonicowych

najnowsze-wydanie_03-04_2025

Item Innovation Days

Tematyka:

aluminium automatyzacja budowa maszyn CAD cięcie CNC diagnostyka druk 3D energetyka formy wtryskowe innowacje inżynieria materiałowa klejenie kompozyty laser lotnictwo maszyny rolnicze mechanizm MES modelowanie montaż motocykle motoryzacja obliczenia obrabiarki obróbka plastyczna obróbka skrawaniem polskie projekty pomiary programy przemysł kosmiczny przemysł morski przemysł zbrojeniowy robot robotyzacja silniki spawanie stal technologie łączenia tribologia tworzywa sztuczne wynalazki wywiad zgrzewanie łożyska
http-alphatechnology-com-pl-o-nas
https-metaltop-pl
FORMY WTRYSKOWE Integracja Konstrukcji i Technologii Ebook
https-www-metalwork-pl-v-lock-html
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • O czasopiśmie
  • Polityka prywatności
  • Kontakt

© ITER 2007-2025

Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
  • Artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • O czasopiśmie
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • Kontakt
  • ­

© ITER 2007-2025