Autodesk cfd что это за программа

Инженерный анализ – полезная штука, которая позволяет проверить работоспособность проектируемого изделия и его эксплуатационные характеристики при заданных условиях. Иными словами, будет ли всё работать так, как нужно. Поэтому современное ПО, выполняющее такой виртуальный анализ, становится неотъемлемым помощником проектировщика на этапе разработки.

Кажется, что изучить такие инструменты очень сложно. Но существуют программы, которые не требуют от пользователя компетенций в вычислительных операциях. Мы начинаем серию статей, которые помогут вам самостоятельно начать работать с одной из таких систем. Вперед!

Программа Autodesk CFD предназначена для решения задач вычислительной механики жидкостей и газов (МЖГ) с учётом процессов теплообмена при помощи метода конечных элементов. Прежде чем начать обучение, расскажем об особенностях этой системы:

• расчеты в CFD производятся на основе геометрической модели, предварительно созданной в CAD-приложении;
• в CFD запрограммировано множество специальных математических моделей, которые расширяют её возможности и позволяют применять в таких отраслях как электроника, системы вентиляции и кондиционирования, гидротехника и др.;
• CFD разрабатывалась как программный продукт для инженеров и проектировщиков, не обладающих высокими компетенциями в области вычислительной МЖГ.

Самая лёгкая (но не единственно возможная) последовательность создания простейшей модели в Autodesk CFD выглядит так:

Изучаем Autodesk CFD. Часть 1. Подготовка модели

1. создание расчётной геометрической модели в CAD-приложении и её экспорт в Autodesk CFD;
2. присвоение свойств материала каждому отдельному объекту геометрии;
3. определение граничных условий (ГУ) на входных и выходных сечениях;
4. задание параметров для генерации расчётной сетки;
5. настройки параметров решателя и запуск решения.

Шаг 1. Экспорт геометрической CAD-модели в Autodesk CFD

Поскольку CFD работает с геометрией CAD, разработчики обеспечили совместимость программы с большинством популярных форматов. Кроме того, CFD поддерживает общие форматы 3D-геометрии SAT, STP и IGS. Во время установки CFD автоматически интегрируется в CAD-приложение, которое обнаруживает на компьютере. В результате в интерфейсе программы появляются кнопки для экспорта модели, которые показаны ниже (рис. 1.1). В данном случае, чтобы запустить передачу модели, нужно открыть вкладку Simulation и выбрать кнопку Active Model .

Также на рисунке можно видеть изображение 3D-модели ресивера, на примере которого будет показано моделирование движения потоков воздуха. Важно отметить, что на рисунке мы видим не сам ресивер, а трёхмерную модель воздуха, который заполняет его проточную область. Поскольку в данном примере не рассматриваются тепловые процессы, этой модели будет достаточно. Она состоит из одного приточного канала, расположенного в верхней части корпуса, и трёх выпускных каналов в нижней части.

После запуска функции Active Model на экране появится диалоговое окно (рис. 1.2), где в поле Study name нужно указать имя проекта, в поле Design name – название конструктивного исполнения геометрической модели, в Scenarion name – название сценария нагружения (режим работы) и в Study path – папку, в которой будут храниться файлы модели. Затем нужно нажать кнопку Launch , после чего запустится Autodesk CFD, и можно будет приступить к определению параметров рассчитываемой модели. На этом этап подготовки геометрической модели и её экспорта в CFD завершён.

Первое, что рекомендуется сделать после открытия модели в CFD, – задать единицу измерения длины, которая будет использоваться по умолчанию. Для этого в дереве модели на пункте Geometry нужно нажать правую кнопку мыши и в появившемся меню выбрать пункт mm , или любую другую единицу из списка, как это показано ниже (рис. 1.3).

Шаг 2. Присвоение свойств материала каждому объекту геометрии

Теперь можно перейти к назначению свойств материала геометрическим объектам. В нашем случае в модели присутствует только одно объёмное тело, которое представляет собой воздух внутри ресивера. И чтобы назначить этому телу соответствующие свойства, можно найти его в дереве модели на ветке Material – 1 Unassigned и в контекстном меню выбрать пункт Edite . Откроется диалоговое окно свойств материала. В этом окне в поле Type (тип материала) нужно выбрать Fluid (текучий материал) и в поле Name выбрать материал с именем Air , после нажать кнопку Apply .

Шаг 3. Определение граничных условий на входных и выходных сечениях

По условию задачи, через входное сечение патрубка в коллектор попадает воздух со скоростью 3000 мм/сек, а через выходные патрубки воздух свободно покидает расчётную область, не встречая никакого сопротивления. Поэтому на входном и выходных сечениях нужно будет определить граничные условия двух типов.

На входном сечении нужно указать граничное условие, определяющее скорость потока. Для этого на ленте нужно выбрать пункт Boundary Condition , чтобы CFD переключился в режим определения ГУ. Далее в графическом окне нужно выделить торцевую грань входного патрубка и с помощью контекстного меню вызвать окно редактора граничных условий, как это показано ниже (рис. 3.1). В открывшемся окне в строке Type (тип ГУ) выбрать Velocity (скорость), в строке Units выбрать нужные единицы измерения, в данном случае mm/s , и затем в строке Velocity Magnitude указать значение скорости 3000. При необходимости, направление потока, которое в графическом окне отображается стрелкой на выделенной поверхности, можно изменить с помощью кнопки Reverse Normal .

Для определения граничных условий на сечениях выходных патрубков нужно выполнить следующие действия. Последовательно выбрать все три выходных сечения и вызвать окно редактора ГУ, аналогично тому, как это было сделано ранее для ГУ на входном сечении. Для того, чтобы CFD понял, что через выходные сечения воздух может свободно вытекать наружу, на этих сечениях нужно назначить давление воздуха, равное нормальному атмосферному. Для этого в окне редактора ГУ нужно выбрать тип граничного условия Pressure и указать нулевое значение. На то, что это значение указывается не по абсолютной величине, а относительно нормального атмосферного, указывает тип давления Gage .

Источник: dzen.ru

Autodesk Simulation CFD

Autodesk Simulation – линейка профессиональных программных CAE-решений, позволяющих значительно упростить цикл разработки изделий, существенно повысить качество проектируемой продукции и уменьшить необходимость в этапе физических испытаний.

Линейка включает следующие продукты:

• Autodesk Simulation CFD – система гидрогазодинамических расчетов. Позволяет моделировать ламинарные и турбулентные течения жидкости и газа с расчетом процессов теплообмена.
• Autodesk Simulation Mechanical – система для механического анализа изделий и конструкций. Позволяет решать линейные и нелинейные задачи прочности и кинематики.
• Autodesk Simulation Moldflow – система для моделирования процесса литья под давлением полимерных материалов, включая термопласты, реактопласты и резины.
• Autodesk Nastran In-CAD – встраиваемая в САПР базовая система расчета методом конечных элементов (МКЭ), в основе которой лежит расчетный модуль Autodesk Nastran.
• Autodesk CFD – инструмент, предназначенный для автоматизации гидрогазодинамических вычислений и процессов теплопередачи.

Расчетные программы Autodesk Simulation разработаны специально для использования опытными конструкторами и инженерами. Именно поэтому их использование повышает способности разработчиков решать сложные задачи и раскрывает весь творческий потенциал для созданий инновационных и надежных конструкций и изделий.

Autodesk CFD

Autodesk CFD (Computational fluid dynamics/вычислительная гидродинамика) предназначен для автоматизации гидрогазодинамических вычислений и процессов теплопередачи, принадлежит линейке продуктов Autodesk Simulation.

Технология применяется на всех этапах проектирования, помогая оптимизировать конструкцию, устранить ошибки до передачи изделия в производство и спрогнозировать его поведение во время эксплуатации. Так, производители регулирующих устройств (вентилей, клапанов, турбин, компрессоров) с ее помощью могут заранее проанализировать возможные возникновения сверхзвуковых потоков, гидравлического удара и кавитации, а также отследить механическую эрозию, траекторию частиц и взаимодействие движущихся тел.

Autodesk CFD также используется для контроля температурных режимов в электронных устройствах. С его помощью проводится анализ, по результатам которого формируются процедуры управления тепловыми процессами. В результате производители могут сэкономить бюджет, снизив количество опытных образцов, и ускорить вывод своих изделий на рынок.

Autodesk CFD, в первую очередь, адресован предприятиям в машиностроении, авиационной, автомобильной и аэрокосмической промышленности, а также нефтегазовой и энергетической отраслях. Технология также применяется в промышленном и гражданском строительстве, например, для анализа потоков воздуха и тепловых режимов в зданиях. С ее помощью архитекторы и инженеры могут получить информацию о естественном освещении, тепловом комфорте, качестве воздуха и потреблении энергии системами кондиционирования.

2017: Сертификация Autodesk CFD по требованиям ГОСТ и СНИП

26 июля компания Autodesk объявила о сертификации своего программного продукта Autodesk CFD. Сертификат, выданный ЦСПС, подтверждает соответствие Autodesk CFD требованиям ГОСТ и СНИП. Таким образом компании, которым необходимо производить расчеты потоков газов и жидкости (например, при проектировании вентиляционных систем здания или систем охлаждения электронных устройств), могут быть уверены, что результаты полученных расчетов соответствуют российским стандартам.

Autodesk Simulation CFD

В основе продукта лежит технология вычислительной гидродинамики, ставшая достоянием Autodesk после приобретения компании Blue Ridge Numerics в марте 2011 года.

Autodesk Simulation CFD помогает автоматизировать моделирование потоков жидкостей и процессов теплопередачи, облегчая тем самым принятие проектных решений и сокращая потребность в физических опытных образцах.

Автоматизированное моделирование потоков жидкостей и процессов теплопередачи — это быстрая и экономичная альтернатива физическим методам, которые, к тому же, часто не дают полной картины происходящего. Autodesk Simulation CFD является платформой, помогающей предприятиям добиться конкурентных преимуществ и обеспечить значительный рост благодаря оптимизированному использованию человеческих и вычислительных ресурсов.

Также в Autodesk Simulation CFD обеспечивается интеграция с Autodesk Inventor Fusion, что позволяет инженерам быстро модифицировать и упрощать геометрию, поступающую из множества различных САПР.

2011: Выпуск Simulation CFD

Компания Autodesk объявила в августе 2011 года о выпуске программного продукта Autodesk Simulation CFD, который стал самой свежей новинкой в ряду решений Autodesk для моделирования и анализа.

• Новые функции Autodesk Simulation CFD упрощают проведение инженерного анализа благодаря использованию групп объектов САПР и правил исследования проектов. Для перехода к анализу потоков и теплопередачи после проведения предварительной настройки достаточно одного щелчка мыши.
• Автоматизация анализа. Новые возможности, среди которых – встраиваемый в САПР модуль исследования проектов и шаблоны анализа, помогают инженерам избежать многократного выполнения одних и тех же действий.
• Анализ в распределенном режиме. Autodesk Simulation CFD значительно упрощает работу инженеров, позволяя оптимально использовать вычислительные ресурсы компьютерной сети. Новый решающий модуль помогает распределять рабочую нагрузку по нескольким станциям сразу.
• Среда для совместной работы. Новые методы организации рабочего процесса позволяют специалистам совместно вести проектирование. В Autodesk Simulation CFD имеется средство 3D-просмотра, с помощью которого все заинтересованные лица, даже не владеющие лицензиями на Autodesk Simulation CFD, могут просматривать результаты анализа в веб-браузере.
• Центр принятия решений. Autodesk Simulation CFD визуализирует информацию, необходимую инженерам, с помощью программной камеры-тепловизора. В продукте существует возможность настроить способ вывода результатов анализа.

Источник: www.tadviser.ru

Краткое руководство по работе с Autodesk Simulation CFD 2014

Так сложилось, что по работе мне недавно пришлось столкнуться с задачей по расчету термодинамики теплообменника начерченного в 3D.
И после недолгих поисков выбор мой пал на Autodesk Simulation CFD 2014.
Да к ней достаточно много англоязычных обучающих роликов на YouTube, но некоторые аспекты облегчающие жизнь пользователю пришлось поискать довольно долго.
Вот этими изысканиями я и хочу сегодня с вами поделиться, может кому-то пригодятся.

(Будет долго и нудно так что, для терпеливых)

Итак вначале кратко о задаче стоявшей передо мной.
Мне был дан начерченный в 3D теплообменник (в Autodesk Inventor), представлявший из себя печь раскаленный дым которой должен был проходя по сети труб, разогревать другой воздух использующийся уже далее по назначению. Были заданны все исходный данные и интересовал результат будет ли теплообменник данной конфигурации эффективным то есть какая температура воздуха будет на выходе.

Шаг первый.
Открываем наше 3D тело выбрав путь к нему и указав имя нашего нового проекта, затем жмем Create new design study.

Далее у нас появится вот такое окошко

В первой вкладке которого нам будет предложено убрать мелкие углы которые мешают программе, во второй вкладке будут указанны лишние мелкие объекты которые программа не считает нужным учитывать. (Справедливости ради надо сказать, что если ваша деталь начерчена правильно без зазоров и пересечений эти вкладки будут пусты и незадействованный.)
В третей вкладке указанной на скрине мы укажем программе пустоты которые нужно заполнить воздухом или жидкостью, то есть ее рабочими средами в зависимости от необходимый вам симуляции. Дело в том, что программа не воспринимает пустоты допустим в трубах сами по себе как среду, ей нужно чтобы там вместо пустоты находилась ответная деталь соответствующих размеров, ее можно конечно начертить и в ручную, но это долго, нудно и неправильно когда программа может сделать это сама в 3 клика.

Итак как показано в видеоролике находясь в открытой третьей вкладке мы поочередно выделяем входы и выходы наших пустот нажимая после каждого выделения build surface, когда появляется замкнутый красный контур, после того как оба или все выходы одной из наших пустот построены таким образом мы нажимаем fill void, что автоматически создаст новую деталь в пустоте между двумя ее только что построенными нами поверхностями.

Что же касается четвертой вкладки то, это построение детали вокруг вашей детали, допустим ветра вокруг автомобиля, но на этом я в этот раз останавливаться не буду.

Далее закрыв окошко geometry tools мы окажемся в следующем шаге наей симуляции, выборе материалов. Сверху на основной панели голубым будет отмечена вкладка materials, это означает что сейчас мы должны назначить материалы всем деталям находящимся в нашей сборке. У меня на скрине их 4 одна из которых уже выделена.

Выделив все детали которые будут у вас состоять из одного материала (в моем случае это воздух) нажимаем на кнопку edit и выбираем сначала среду твердое тело/жидкость/сопротивление и.т.д по списку, а потом выбираем что именно за среда в моем случае воздух.

Далее точно также назначаем материалы для других деталей в моем случае сталь для корпуса теплообменника. После назначения всех материалов слева в окне материалы не должно остаться деталей с надписью unsigned, иначе программа будет ругаться при симуляции.

Итак переходим на вкладку boundary conditions, где выделяем поочередно входы наших сред и назначаем им нужные нам параметры(температуру, давление, силу и объем потока и.т.д), в моем случае это воздух с температурой в 10 градусов и объемом потока в 22000 м3/ч. Параметры для каждого входа надо назначать поочередно, для каждого значения, каждый раз нажав принять после ввода, иначе он запомнит только к примеру температуру или давление для одного входа.

Обязательно выделить выходы воздуха или жидкости и назначить им давление оставив ноль в графе значение, так программа поймет куда двигаться газу.

Вкладка boundary conditions отвечает больше за состояния материалов в вашей симуляции, initial conditions за свойства сред, но и выставление вех параметров только во вкладке boundary conditions тоже работает.

(Оговорюсь, что моя задача отличалась от вычисление просто теплообмена между двумя средами, у меня была печь с открытым огнем а просто так его не задать, пришлось назначать постоянную температуру стенкам камеры сгорания в 300 градусов, а они уже отдавали тепло воздуху.)

После того как вы назначили все параметры средам и материалам, можно переходить к следующей вкладке mesh sizing эта вкладка отвечает за построения если я правильно понял облака точек на твердотельной модели, в общем создает сетку на основе которой будет делать свои расчеты.
Здесь на понадобиться только одна кнопка autosize, если ваша модель начерченна правильно то все будет нормально.
Если же как у меня то сначал модель была построена сложно со множеством вхождении пересечений то при симуляции программа может не запуститься жалуясь на невозможность построения сетки. Тогда входим вкладку edit и предварительно выделив всю модель и бегунком изменяем размер сетки, который отвечает за точность симуляции. А также важно выделить галочками surfacrefinment, gap refinment и нажать refin.

Далее можно задать движение кем-нибудь частям во вкладке motion если у вас таковые есть.

И наконец переходим к симуляции.

За нее отвечает вкладка solve, в ней в первой вкладке можно указать количество так сказать кадров которые будут отвечать за вычисление движений сред внутри детали, меня больше интересовала температура поэтому я снизил их со 100 до 15.

На второй вкладке ставим галочку в бокс heat transfer и ниже там где автоконвекция. Также там в графе гравитация, будет три ноля, они соответствуют координатам x,y,z в моем случае по оси игрек надо поставить -1 так как гравитация идет обратно оси игрек.

И нажимаем кнопку Solve.

Итак после того как мы нажали кнопу «решить», CFD 2014 начнет построение сетки и обмен информацией с сервером, обязательно требуется подключение к интернету. (зачем не знаю)
Пойди процесс создание сетки, обмена информацией сервером и т.д. что может занять от 5 до 30 минут.
В идеале мы увидим вот такое окно вычисления процессов симуляции. Еще +30 минут.

После чего мы получаем наши результаты.
Оказываемся мы вот в таком окошке, где вкладка global показывает разные характеристики всей нашей детали.

Вкладка planes позволяет сделать разрез нашей детали по любой из осей, а также изменить отображаемый результат в зависимости от характеристик (температура, давление, скорость потока) для этого нужно нажать на кнопку add (большой зеленый плюс), а для наглядности можно показать стрелками направление движения потоков в средах, во вкладке vector, выбрав velocity vector и изменив размер стрелок во вкладке edit/vector settings.

Также на вкладке points кнопка add добавляет точку в любом месте модели где можно замерять все ее параметры и добавить эту точку в конечный отчет.

И то ради чего делается симуляция это отчет.
Его можно найти и сохранить на вкладке summary file.

Также можно показать движение потоков схематическими линиями.

И для наглядности полное видео создания симуляции этой модели:

Источник: habr.com