Creo流体分析模块(CFA)简介

应该是从Creo 7.0开始,PTC将流体分析模块整合进了Creo, 下面是PTC对这个新模块的介绍:

无需学习新工具或牺牲准确性以换取易用性。您可以在熟悉的Creo设计环境中进行分析,使用相同的用户界面。我们与Simerics合作,Simerics是液体泵、阀门、压缩机、电动机和系统模拟软件领域的领先者。现在,您可以将快速、高精度的CFD求解器整合到您的Creo工作流程中,为您这位工程师和设计师量身打造。

• PTC模拟产品组合的一部分,旨在满足工程师的需求 • 集成CAD和CFD,具有完全关联性 • 简化模型创建:一步创建固体和流体域;自动生成保持形状和纵横比的高效、高质量网格;全面的物理特性 • 更快的反馈:专有算法加快多核运行时间和收敛速度 • 可扩展:为从工程师到分析师的用户提供三个不同级别的功能能力

从上面的介绍可以看出,这款产品的目标用户是没有太多流体分析经验的设计工程师。

下面让我们一起来看下这个模块是否像PTC说的那样容易上手。

首先在Creo中建立一下如下具有变截面管路的模型

在应用程序菜单中选择“流体分析”

点击新建项目:

左侧的菜单栏中出现了以下的图标:物理Physics, 域Domain,边界条件Boundary Conditions和结果Results。

一、设置流体物理模型

点击菜单栏中的“物理”模块,在弹出的对话框中可以看到可用的流体模型有多相流Mulutiphase, 气穴Caviation,湍流Trubulence等,这里并没有看到层流Laminar的选项,应该是默认的了。

这里我们选择湍流和流线模型。

选择完后点击物理菜单栏会看到相应的模型已经添加到菜单下面:

二、创建流体域

点击菜单栏中的“创建流体域”图标

点击添加到模拟,系统自动识别并创建了流体域。

三、材料设定

流体域创建完后,左侧菜单栏会出现流体域图标,这时可以点主菜单栏的“材料”来设定流体域材料。

默认材料是空气,这里我们选择水:

四、生成网格

选择流体域,在下边的菜单中设好网格尺寸(这里采用系统默认),点击“生成网格”

点击主视图中的“网格”图标可以查看刚刚生成的网格。

五、设定边界条件

点开边界条件菜单,可以看到系统自动生成了以下界面,其中inlet和outlet是重命名后的,原来的名称是BC_0001和BC_0002。右键点击选rename可以重命名。

选择inlet边界条件,在右侧菜单下方的选项中选择“压力入口”,将进水口压力设为40psi。

选择outlet边界条件,选择压力出口和压力值为0.

选择完后,在主视图会出现进水和出水的条件,非常直观。

六、运行模拟

在物理菜单的”Common”下面可以设定模拟是“稳态”和“瞬态”,还有迭代的次数,这里选择稳态和默认的迭代次数。

点击主菜单的“运行”图标运行模拟。

模拟的速度非常快,1-2秒就完成了。

七、查看运行结果

1、查看流线

在主菜单的后处理选项中选择流线

在”模型”选项中可以选择流线的大小和速度

在“视图”中可以选择流线的变量如速度压力等。

同时需要在入口边界条件中将“释放颗粒”设为“是”

流线结果(实际会显示动画效果,从入口流向出口)

2、查看截面

在后处理中选择Section View,新建截面

将剖面重命名为”Pressure”,在下面的菜单中将参数设为压力。

压力云图如下,可以看见水在通过小的管径时发生压力损失。

同样的方便建立速度云图如下,水在通过窄的管径时流速增加,这个是符合伯努利方程的。

3、出口的体积流量

先点击outlet出口边界条件,然后点击后处理的XYPlot

看到左边菜单栏中生成了xyplot1,然后点击后处理中的XYPlotPanel

第一页可以看到收敛的残差情况。默认精度是-3(0.001)

第二栏可以看到收敛时出水口的流量。

小结

总体感觉是有点惊喜,毕竟按照PTC以往的尿性,它整合进来的东西多多少少有些鸡肋,比如自家PTC Simulate,性能极差,跟Ansys比根本不在一个level上,后来出于无奈跟Ansys合作推出了Live Simulation和Ansys Simuation,但是阉割了不少的功能。此次跟Simerics合作推出的CFA,总体感觉上手比较简单,跟Ansys Fluent比,设置更简单,但是分析结果却能满足日常需求,跟Creo的参数建模搭配,可以快速迭代设计,唯一的疑问就是结果的精度有待日后验证。如果你不想在Fluent里弄一堆的模型参数但又想模拟一些简单的案例,CFA或许是个不错的选择。

优点:上手容易,设置简单,网格和模拟速度极快,跟Creo无缝衔接

缺点:物理模型参数配置不明,结果精度有待进一步验证。

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