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話題: Soliworks Flow Simulation常用收斂小技巧(網格篇)

Soliworks Flow Simulation常用收斂小技巧(網格篇) #13

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網格控制在CAE分析重占有舉足輕重的地位,不論是最基礎的靜態分析,或是至運算較為複雜的非線性分析,網格控制是否合理絕對與專案的收斂程度息息相關的。

首先當我們在產生網格時,會先看到(圖1)的控制bar,這控制bar是我們調整網格的方式之一,是以較直觀的方式來控制網格,將網格以粗細之分,告知使用者當托bar越靠近粗的位置,網格越粗糙,靠近細的時候,網格越精細,重設的功能則是讓Simulation自行為使用者判定該模型最適當的大小。這項功能一般使用在模型較為簡易,無太多幾何特徵需要做網格控制時所使用。

(圖1)

網格參數(圖2)控制功能適合大部份的模型做使用,主要區分為標準網格與基於曲率網格兩種類型。

(圖2)

關於標準網格與基於曲率網格,基於曲率網格會針對圓角或是細碎面特徵加以細化,因此當遇到模型有許多細碎特稱時,很容易造成網格數量的暴增(圖3),而這種情形並不是我們所樂見的。由圖中可以發現利用標準網格與基於曲率網格明顯的差異,於模型中間圓孔處邊緣的導圓角,基於曲率網格會加以細化,以至於總元素與總節點超過標準網格的2倍。

(圖3)

關於標準網格與基於曲率網格,基於曲率網格會針對圓角或是細碎面特徵加以細化,因此當遇到模型有許多細碎特稱時,很容易造成網格數量的暴增(圖3),而這種情形並不是我們所樂見的。由圖中可以發現利用標準網格與基於曲率網格明顯的差異,於模型中間圓孔處邊緣的導圓角,基於曲率網格會加以細化,以至於總元素與總節點超過標準網格的2倍。

(圖4)

一般公差的範圍在網格大小的1/100至1/20,這邊的公差是指網格與網格之間在產生過程中的公差精度,而預設的公差為1/20,所以當我們第一次產生網格時如果無法順利生成,可以微調公差,將公差值調小,對於模型產生網格是非常有幫助的。

自動轉變只能夠使用於標準網格。當核取時,程式會將網格控制自動套用到小特徵、鑽孔、圓角及其他的模型細部,與基於曲率網格的功能雷同,差別在於自動轉變只針對細部模型的部分,而基於曲率演算法是對於高曲率區域產生更多的元素。在網格化許多較小特徵及細部的大型模型時,建議清除自動轉變以免產生大量的元素。部分細小特徵是分析過程關注的地方,可以再配合手動網格控制方法,針對應力集中處的網格再進行細微化即可。(圖5)為沒有核選自動轉變與核選的差異。

(圖5)

最後我想跟你分享的是進階選項(圖6)裡的功能設定,白話點的方式來說,Jacobian點作用在於檢查,粗略品質網格作用在於測試,為實體自動嘗試是針對懶人設計幫助你有效率的產生網格。

Jacobian點檢查一般僅供高品質網格使用。 設定積分點數,用來檢查四面體元素的扭曲程度。 您可將 Jacobian check 基於 4、16、29 Gaussian 點或在節點。不過通常只有在非線性分析時,我們會嚴謹些提高Jacobian點至16以上,並做網格品質上的檢查。Jacobian值越接近1越好,其值不能趨近於0或負值,否則將導致嚴重的局部網格失敗。

(圖6)

(圖7)分別為12mm、7mm、1mm取樣出來的網格Jacobian測試,會發現網格尺寸越小,Jacobian值越接近1,網格尺寸到1mm的時候雖然Jacobian值為1.05,但是模型總元素以達到186萬左右,此時從運算時間與精度取一平衡點,我們可以選擇網格7mm的尺寸大小即可。

(圖7)

經由表格的方式(圖8)(圖9)做交叉比對,由於網格尺寸在4mm時,元素開始暴增,尺寸11mm Jacobian值偏高,因此很容易觀察出較適合該模型網格的尺寸在5mm-10mm之間。

(圖8)

(圖9)

粗略品質網格則是一般我們所提到的一階元素,此元素為4個節點的4面體元素,通常在模擬落下測試時,為了加速程式的運算,先得到趨勢結果,會勾選粗略品質網格來進行運算。

為實體自動嘗試(圖10)的功能中,當你網格一直失敗,但突然需要離開電腦前面時,可以輸入我們要嘗試重新網格的次數,讓Simulation幫您去做測試,程式會自動重新網格化模型。整體元素大小及每次嘗試公差縮減的比例是 0.8。不過前提必須一定要是標準網格,當然這個比例0.8也可以於Simulation選項中網格的預設值去做調整。

(圖10)

看完了這篇Simulation收斂小技巧(網格篇),相信你對網格的認識又更進了一步,也祝各位往後在Simulation使用上能更加順利上手。

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