FLOW-3D网格切割及数值设定的建议(For 铸造模拟).doc

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1、FLOW-3D网格切割及数值设定的建议(For 铸造模拟)以下是我目前的經驗,供大家參考。不過參數部分僅適用於鑄造部分,其他領域應用會有其他的設定參數。1. 网格切割数量建议如下: a. 重力铸造案例:Mesh Block 数量 约 1 3 个 b. 压力铸造案例:Mesh Block 数量 约 1 4 个 可能有人会问,这样网格数量不会过多吗? 答案是 - 不会的。在 WIN XP 64 位元版 + 4GB RAM + Core 2 Duo 下,就可以处理到约 750万网格(含热传分析) 如果不放心,加到 8GB (我现在就是用这样的设备在跑),网格数量不会有问题。 WINDOWS XP 3

2、2 bit 版最高上限仅能用 4GB RAM, 建议手头上有经费的朋友,换成 64 位元版吧! 即使一样用 4GB, 效能还是差一级!2. 可能有人会问:为啥不理会网格数量? 因为从 FLOW-3D V9.2 开始,支援 ACTIVE MESH 的计算方式。 虽然仅支援 Lumped System 的热传计算,但是对於压铸来说绰绰有馀。 举例而言:500 万网格的案例,在 9.2 版 Active Mesh 可能仅有 50 万个。 以我目前的测试,大约 20 个小时就能够得到良好的结果。3. 重点来了! 再来是推荐 Numerical 设定值。 如果是使用 V9 以前的朋友,很抱歉,因为没有

3、GMRES,所以 Pressure 收敛:请用 SOR, Viscosity 收敛:请用 Explicit 9.0 版以後的朋友 Pressure 收敛:请用 GMRES, Viscosity 收敛:请用 Implicit (Successive Under-Relaxtion)FLOW3D将是最优秀的压铸模流分析软件,同样在低压铸造领域也是很突出。所谓的“四最”就是计算速度最快(相对于大部分产品而言,并不是所有)、后处理动画最逼真、电脑配置价格最低和操作最简单,对于模拟精确度同样也是很高的(对操作者要求较高),模拟的结果与实际的问题相似度能够达到95%以上。 FLOW3D在压铸领域一直以来就

4、是比较突出的软件,但由于计算时间的原因而总是不够完美,同时对薄壁件的产品较为吃力。但在FLOW3D的新版本里,同时对参数的优化设置与网格较为合理地划分,对于计算时间已有较大的提升。在铝压铸室里,80%的产品计算时间在5个小时以内(CPU为E6700),10%的产品计算时间在5至10小时,10%的产品计算(产品结构复杂及外形庞大)时间将在10至20小时之间或无法完整计算的。在锌镁合金方面,计算时间会较长(5至30小时)。在低压铸造方面,计算时间一般为四个小时左右。 FLOW3D对电脑配置要求不需要太高,按目前的电脑配件行情来分析,一般七千就足够了(使用并行版本也是足够的)。而其它的模拟软件对电脑

5、配置要求都是很高的,以满足软件的计算需要。FLOW3D在操作方面也是很优秀的,划分网格简单,界面分类清楚,操作一个产品过程不需要十分钟。FLOW3D采用VOF技术,所以在后处理动画是最逼真的,容易看懂与明了。 FLOW3D计算速度问题,对操作者要求较高,须对参数较深的理解及网格划分要求较高,要经过较深的专业培训。否则在计算方面,两万电脑的计算速度还不及六千块电脑的计算速度(专业培训或较高使用水平,两万与六千的数字有一点点夸张,但也是差不多,至少会差九千人民币左右的),同样在精确度方面也是有所偏低。软件的精确度都是很高的,关键在于操作者的使用问题,结果不准确,那肯定是操作者问题而并不是软件的问题

6、。 现提供一个产品( STL文件.rar (1.4 MB) STL文件.rar (1.4 MB)下载次数: 112008-3-9 22:44)给大家去测试速度,在CPU为E6700(内存为2G)的电脑上:使用9.2版本,计算时间为50分钟;使用9.1(包括9.0版本),计算时间为150分钟;使用8.2版本,计算时间为420分钟。如果能够使用并行版,那么计算速度上还可以提高一倍至三倍。目前并行版本在大陆基本上是没有的,很少使用的。进行专业的操作使用与配合并行版本的使用,计算速度已是大大地提高,大部分产品的计算速度在所有的模拟软件中是最快的,电脑配置又不需要很高。 视频查看:http:/ FLOW

7、3D软件也同样有并行版本,但在大陆较少见。对于并行版和单核版的区别,就在于求解模块的运行上,还有一个版本上的不同,操作界面是一样不变的。 对于并行版本,在求解界面上,数据会显示“running parallel code on x processors”,X是指CPU的核数,如果是双核则会显示2,如果是四核,那么X就是4。对于单核版本,在求解界面上,数据会显示“running serial code”。附图 除了在求解数据显示上的区别,还有一个就是版本上的不同。对于并版本,目前是8.11、9.11、9.21;对于单核版,尾数少了一个1。使用并行版,可有效地使用CPU而提高计算的速度。有关并行版

8、可参看本人博客的其它日志。 是要先进入runtime里面选择parallel code 项。并行版是可以在菜单runtime里面选择 parallel code 项的 选择使用2-8个cpu核心计算方式,并行版是根据授权lic来识别的 ,不存在版本区别 不是(9.20为单行版 9.21为并行版) 只要你的授权支持你就可以打开使用并行计算功能(多核电脑上才行)希望不要误导大家版本号就是版本号 不存在版本号区别并行串行版 在V9.2版本里面,增加了较多的新功能里面。有些功能是新领域的使用,有些功能是旧功能的改进,有些功能是求解运算的增强。在这些功能里面,有一个新的功能是“Domanin remov

9、ing”。 单一网格的使用,是能够减少了很多操作上的设置,但反之却增加了大量的网格与计算量。而在9.2版本里,宣传单一网格的使用,为了能够实现这个单一网格的使用而增加了“Domanin removing”的功能,从而大量来减少计算量。 使用“Domanin removing”的功能,能够大量减少计算量,能够很好地收敛迭失而计算稳定,对于单一网格是这样,对于两个网格以上不是很理想。 并不是所有的产品都能够用一个网格来划分的,有一大一部分的产品(因为结构问题)是实现不了单一网格的划分,这样“Domanin removing”的功能就不突出。 希望在以后新版本上能够对“Domanin removin

10、g”功能进行优化及加强,从而能够在多网格里使用“Domanin removing”的功能。 非結構性的內存配置新的非結構性內存配置方法藉由區分並移除內存中被動的網格將模擬過程進一步最佳化;所謂被動網格指的是完全被幾何實體包裹的部份。在不考慮熱傳導與電位能的實體組件中(IHTC2且IPEPOT=0),此一特性會自動由前處理器啟動。被實體包裹的網格佔越大比例的模擬,舉如模具充填等,將越能由此一運算法中獲得效率的提升。例如以下的高壓鋁模鑄實例,的網格被模具所包裹,仿真的速度比.版快了.倍。此例使用預設的壓力求解法但未考慮熱傳導;然而即使當熱傳導被考慮進去,只要採用固定模具溫度的選項(IHTC=1),

11、非結構性內存配置方法仍能節省大約的運算時間。 壓力求解方法無論對可壓縮或不可壓縮流體,特別是當使用了多重網格區塊時,新版本在壓力求解方法的效率與收斂性都做了很大的改善。因此我們建議此求解方法可以用在所有不同型態的問題上。在高壓模鑄充填的模擬中,使用壓力求解方法比預設的方法快了將近,且當採用五個網格區塊時,每個時間步伐方法僅需或次迭代即可達到收斂,而方法則需要大約次迭代。 隱性對流相的求解隱性對流相的求解方法是另一個可以增加仿真效率的算法。當隱性選項啟動時,與流體對流相關的穩定性法則可以不考慮,因此可以加大時間步伐同時得到較短的模擬所需時間。此方法僅適用於必須維持解出值的準確性與穩定性的案例中,

12、而像自由液面的問題就永遠採用顯性解法。當高壓充填鑄模時,流動速度通常非常快,特別是在閘門處和溢流處,因此往往造成必須縮小時間步伐。這時便必須藉由隱性流動求解法來改善。例如應用在上述的案例中時,可以增加的速度。插圖顯示了與上方圖一相同時間的流動型態。儘管採用了較大的時間步伐,用隱性解法求得的流動型態仍然與一般來說較準確的顯性解法十分相近。當在同一個仿真中同時運用非結構性內存配置、壓力解法和隱性流動相求解法,與前一個版本相比整體速度可以相差超過七倍。 微缩孔特性的模流分析,在FLOW3D软件里面,是9.x版本新增加的一个功能,这个功能对于压铸领域来说是没什么用处的,但对于铸造方面是非常重要的。 对

13、于低压铸造与重力铸造等收缩系数较大的成型工艺,就需要分析凝固过程与微缩孔缺陷的分布问题。低压铸造与重力铸造的收缩系数是较大的,一般是2%左右的,所以需要通过凝固过程而考虑补缩问题,从而分析缩孔的问题。而因为铸造收缩系数大,单单分析凝固过程是不够的,还要进行微缩孔的分析,从而判定微缩孔与针孔等细小缺陷问题。 因此,对于低压铸造与重力铸造等铸造方面,需要温度场、凝固场与微缩孔缺陷场,而并不需要分析表面缺陷场。 对于压铸方面,因为压铸的收缩系数小,差不多为0.6%,所以压铸的组织性较为致密,从而不可能出现微缩孔、针孔的问题。一般通过分析表面缺陷就可以判定气孔或冷纹等缺陷问题就可以的。 压铸填充过程中

14、,因各种原因而导致压铸填充后里面有空气的存在,而空气含量多少,我们并不是很清楚的,在有些产品上这个空气残留量是有要求的。 压铸填充的空气含量跟表面缺陷的分析是相似的,但空气含量的分析是一个具体的量化数据,表面缺陷的分析只是一个颜色对比的分析而实际不了数据量化的需求。表面缺陷的程度由氧化层产生比率所控制,所以无法具体的数据量化。 曲线图的使用是广泛的,曲线图能够直观地显示出变化的情况,有数据化的显示。在压铸与铸造的领域里,这些曲线图往往是需要的,能够更有利于工程师的分析问题。 FOW3D同样有曲线图的输出功能,能够显示各种类型的曲线图,一般所需要的就是压力与速度的变化情况。须使用先进的技术才能效

15、益最大化。在做模流分析的同时,结果并不是只单纯看看缺陷的问题,还可以通过模流分析来合理选择压室直径的大小和内浇口的截面积。 内浇口的截面积和压室的直径都是直接关系到产品的填充时间和模具的冲击问题。如果压铸速度过低,那么填充时间就太长且产品致密性不好。如果压铸速度过高,那么对模具的冲击严重且喷射分流严重,导致模具和产品的品质都不是很好,特别对模具的寿命是直接影响的。 现在可以通过FLOW3D的模流分析来判断压室直径选择是否合理,分析内浇口截面积是否合理,分析内浇口填充速度的情况且与理论速度相对比。在结合这三方面进行综合的分析,从而选择一个合理的压室直径和内浇口的截面积大小,提高模具的寿命和产品的品质。 同样可以使用压室模拟,进行压铸速度的调整而优化一个较为合理的压铸速度的变化,从而减少卷气

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