CHUẨN BỊ CAD CHO MÔ PHỎNG CFD VỚI SIMCENTER

Năm 2008, Barack Obama đắc cử Tổng thống. Đó là năm thị trường chứng khoán thế giới sụp đổ khi tiền kỹ thuật số có tên là Bitcoin lần đầu tiên ra đời. Lúc đó, tôi vừa tốt nghiệp chương trình Thạc sĩ tại Clemson. Năm 2008 cũng là năm ra mắt phiên bản đầu tiên của CAD 3D (môi trường CAD tích hợp trong Simcenter STAR-CCM +). Ý tưởng: Đưa việc chuẩn bị CAD cho mô phỏng CFD vào một môi trường phần mềm CFD tích hợp. Rất nhiều điều đã thay đổi kể từ năm 2008!

Trước đó, CAD 3D khá đơn giản. Nó là một công cụ mạnh mẽ chứa một vài thao tác riêng biệt để xử lý vài trăm chi tiết. Tuy nhiên, nó vẫn hoạt động tối với gì đã có sẵn và hướng đến những điều lớn lao hơn. Giờ đây, nó cung cấp một môi trường CAD tích hợp cho phép các kỹ sư CFD làm mọi thứ cần thiết để chuẩn bị hình học và tham số hóa các mô hình CAD lớn.

Nhưng bạn không cần phải quay ngược lại hơn một thập kỷ để tìm lại tốc độ đổi mới trong Simcenter STAR-CCM +. 7 tháng trước, chúng tôi đã phát hành 2 phiên bản mới của Simcenter STAR-CCM +, với một loạt các tính năng mới trong mô hình CAD 3D. Tất cả với một mục tiêu làm cho công việc của một kỹ sư CFD trong thế giới CAD trở nên dễ dàng hơn!

Tạo CAD trong phần mềm CFD

Nếu bạn không tin tôi, hãy kiểm tra chiếc máy rửa chén trong video bên dưới. Đồng nghiệp của tôi, David Mann đã lập mô hình hoàn toàn bằng CAD 3D được viết đến trong blog gần đây của anh ấy Unlocking the Potential of Hybrid Multiphase CFD Simulation.

David không chỉ thực hiện việc chuẩn bị CAD cho CFD, anh ấy thực sự tạo ra toàn bộ hình học từ đầu đến cuối chỉ trong phần mềm mô phỏng CFD. Sau đó, sử dụng Tính năng Adaptive Mesh Refinement (AMR) để hiển thị hoạt động CFD nhiều pha được kết hợp bên trong máy rửa chén (nhấp vào video để xem thêm). Đó là một hình dung rõ ràng về sức mạnh của môi trường tích hợp.

CFD đa pha kết hợp hoạt động trong máy rửa chén sử dụng AMR

Loại mô hình này sẽ không thể thực hiện được vào năm 2008 khi chúng tôi lần đầu khởi chạy công cụ này. Nhưng giờ đây, CAD 3D cung cấp tất cả các công cụ cần thiết để thiết lập hiệu quả các mô hình CAD lớn, chuẩn bị hình học hoặc tham số hóa các hình học đó để mô phỏng.

Chuẩn bị mô hình CAD phức tạp để mô phỏng CFD

Trong khi hầu hết những người bình thường như cậu con trai 5 tuổi của tôi có thể nhìn thấy một chiếc xe thể thao thực sự tuyệt vời khi mô hình được lắp ráp, các kỹ sư mô phỏng có thể thấy hơn 15.000 chi tiết để tạo mô hình trong một ngày làm việc. May mắn thay, có một số thứ trong Simcenter –STAR-CCM + mà bạn có thể sử dụng để tăng tốc quy trình làm việc.

Dễ dàng nhập các bản lắp ráp CAD lớn

Với việc phát hành Simcenter STAR-CCM + 2021.2, người dùng có thể nhập trực tiếp 10.000 mô hình CAD, chẳng hạn như Corvette trong hình ảnh bên dưới vào CAD 3D. (Bạn cũng có nhận thấy thanh công cụ biểu tượng mới bên dưới mà trước đây không có) Trước đây, mô hình này sẽ nhập vào ‘Parts’ thay vì vào chính CAD 3D. Giờ đây, nó có thể được nhập trực tiếp vào 3D-CAD để sắp xếp và giảm kích thước dữ liệu trước khi chia lưới.

Nhập toàn bộ mô hình CAD Corvette vào CAD 3D

Thiết lập các mô hình CAD phức tạp để mô phỏng

Tất nhiên, bản phát hành gần đây nhất cho phép bạn làm được nhiều việc hơn là chỉ nhập các mô hình CAD lớn; bây giờ bạn có thể tương tác với mô hình trong thời gian thực. Trong 4 chu kỳ vừa qua, chúng tôi đã tập trung vào việc liên tục cải thiện hiệu suất hiển thị cần thiết để xử lý mô hình CAD của 10.000 chi tiết trong CAD 3D và các công cụ như ‘section cut’ và ‘explode view’ cho phép bạn nghiên cứu mô hình khi bạn làm việc trên đó. Tất cả điều này giúp chuẩn bị CAD dễ dàng và suôn sẻ cho mô phỏng CFD.

Chế độ xem 3D-CAD Section để xem lại mô hình

Nhưng đó không phải là tất cả.

Công cụ tìm kiếm, thẻ và bộ lọc thiết kế cho phép bạn thiết lập dữ liệu thành các cấu trúc cây khác nhau hiệu quả hơn, thêm thẻ hoặc loại bỏ các chi tiết không mong muốn.

Hãy cùng nhìn lại Corvette. Sau khi thiết lập mô hình bằng cách sử dụng thẻ và body groups, số lượng ban đầu của Corvette là 8.000 body groups và 15.000 bodies được giảm kích thước xuống còn khoảng 10 body groups và 15.000 bodies mà bạn có thể dễ dàng thêm thẻ để tự động hóa đường ống lưới. Hình ảnh dưới đây cho thấy cây phân cấp được thiết lập lại cho mô hình Corvette.

Thiết lập các mô hình CAD phức tạp với CFD

Chuẩn bị hình học

Khi nhập các mô hình CAD lớn, các vấn đề thường gặp nhất là khoảng trống và giao điểm giữa các chi tiết, vấn đề CAD translation, các chi tiết trùng lặp, thiếu mặt và lỗi mô hình. Nếu thực hiện phân tích VTM trên mô hình Corvette, chúng tôi tạo ra thể tích chất lỏng và chất rắn cho xe bằng công nghệ bao bọc bề mặt.

Lớp bao bọc bề mặt tạo ra khối lượng kín mà không có bất kỳ rò rỉ nào vào cabin chính, xử lý các vấn đề về hình học (khoảng trống, các chi tiết giao nhau), ghi lại các đặc điểm hình học ban đầu. Các vấn đề như missing faces và lỗi mô hình có thể được xác định bằng công cụ tìm kiếm và được khắc phục trong CAD 3D với các thao tác xóa, boolean, vá, defeature, và fill.

Chuẩn bị hình học CAD 3D – Hoạt động hợp nhất

Trước phiên bản 2021.2, các hoạt động này tốn nhiều thời gian. Với sự ra đời của kỹ thuật tạo mặt gia tăng (tránh tessellating toàn bộ chi tiết lắp ráp bất cứ khi nào thao tác hình học được thực hiện trên một vài bodies), bạn sẽ trải nghiệm hiệu suất tính năng được cải thiện đáng kể.

Tăng tốc độ chuẩn bị CAD với giao diện người dùng thông minh

Trong bản phát hành gần đây, chúng tôi đã giới thiệu một thanh công cụ biểu tượng có tất cả các tính năng được sắp xếp để tránh các lần nhấp chuột không cần thiết khi tìm một tính năng trong menu chuột phải.

Recent action và Favorite feature (Hoạt động gần đây và tính năng yêu thích). Hai biểu tượng cuối cùng là mục yêu thích của tôi trong thanh công cụ mới này, như được thấy trong hình ảnh Corvette ở trên. “Recent action” mà bạn có thể nhấp để xem nhanh các tính năng được sử dụng gần đây của mình. “Favorite feature” cung cấp cho bạn tùy chọn để liệt kê các thao tác thường được sử dụng nhất. Cả hai đều giúp người dùng truy cập nhanh các tính năng mà không cần phải đi sâu vào danh sách dài các tùy chọn.

Kết luận

Vào năm 2021, CAD 3D đã có nhiều thay đổi lớn so với ban đầu. Kể từ khi thành lập vào năm 2008, chúng tôi đã liên tục nghiên cứu việc chuẩn bị CAD mạnh hơn, nhanh hơn, dễ dàng và tự động hơn cho mô phỏng CFD. Và việc dọn dẹp chúng cũng giống như dọn dẹp chén đĩa. Một khi bạn đã thấy vẻ đẹp của một quy trình tự động được tích hợp hoàn toàn, bạn sẽ không bao giờ muốn quay lại quy trình thủ công rời rạc nữa.

Nguồn: Siemens

Công ty TNHH Công Nghệ Số SDE (SDE TECH) được thành lập năm 2014. Đến năm 2018, chúng tôi vinh dự trở thành Smart Expert Partner – đối tác hàng đầu của Siemens Digital Industries Software tại Khu Vực Đông Nam Á – Thái Bình Dương cho các giải pháp Siemens NX (Unigraphics NX), Simcenter, Solid Edge, Tecnomatix và giải pháp quản lý Teamcenter.

Quý doanh nghiệp, khách hàng có nhu cầu liên hệ SDE TECH theo thông tin sau: