Flow Simulation – förstå dina modeller!
SOLIDWORKS FlowSimulation är ett fantastiskt verktyg som på ett snabbt och intuitivt sätt ger konstruktörer en fördjupad förståelse för sina modeller. Frågor som ofta dyker upp är dock ”Hur vet jag när jag kan stoppa min beräkning?” och ”Hur vet jag att mitt cellnät är tillräckligt bra?”
För att kunna känna oss trygga med våra beräkningar behöver vi två saker:
- En lösning som konvergerat
- En lösning som är cellnätsoberoende
Den första delen är ganska enkelt. I FlowSimulation kan vi sätta upp målsättningar (Goals) och programmet har sen inbyggda kriterier som säkertställer att dessa har konvergerat. Problemet med Steady state-beräkningar är att vi kan (och kommer oftast) få en konvergerande lösning även för väldigt grova cellnät. Vi kan få en, konvergerad lösning för ett cellnät, och en helt annan, konvergerad lösning för ett annat cellnät. Att vår lösning har konvergerat räcker inte för att säkerställa att lösningen är korrekt.
Det leder oss in på punkt två. En lösning som är cellnätsoberoende. Målsättningen med alla beräkningar är att hitta den gyllene medelvägen där resultatet inte blir mer rätt om vi förfinar cellnätet. Det kallar vi att resultatet är cellnätsoberoende. Resultatet ändras inte (åtminstone inte nämnvärt) om vi ändrar cellnätet.
Att nå till den punkten kan vara tidskrävande och kräva flera körningar, mellan vilka cellnätet ändras på strategiskt valda ställen. Det finns dock ett annat sätt. Ett sätt som funnits ett tag i FlowSimulation men nog inte används i så stor utsträckning som det kanske borde: Adaptiv meshning.
Adaptiv meshning är något som också förekommer i vårt FEM-program SOLIDWORKS Simulation och principen är densamma; programmet gör ett finare elements/cell-nät i områden där det händer mycket. Skillnaden är att i Simulation, som bygger på Finita Element-metoden, görs förfiningen när en körning är klar och det krävs därför att vi gör flera beräkningar i följd. I FlowSimulation däremot, som bygger på Finita Volym-metoden, kan förfiningen göras under beräkningens gång. Cellnätet kommer förfinas i områden med påtagliga gradienter.
Inställningarna hittar vi i menyn Calculation Control Options och fliken Refinement
Vi börjar med att ställa in hur i hur många steg programmet ska få förfina meshen (1). Refinement Strategy (2) ger oss möjlighet att ställa vad programmet ska ”hålla koll” på. Här väljer vi Goal Convergance och väljer All Goals (3) för att då programmet att säkerställa konvergens för alla Goals. Med funktionen Delay kan vi sätta en fördröjning på ett antal iterationer för att säkerställa att resultaten har en stabil konvergens innan cellnätet förfinas. Vi kan också ange ett Relaxation Interval för antal iterationer innan körningen anses vara färdig (5). I fliken Finishing kan vi också säkerställa att vi verkligen går igenom alla förfiningar innan körningen är klar.
Följer vi konvergenskurvan för ett av målen ser vi tydligt när cellnätets uppdateras och ny konvergens uppnåtts innan nästa förfining.
Nedan kan vi se hur cellnätet uppdaterats mellan de olika stegen. Vi kan konstatera att fem steg kanske var onödigt
I det här exemplet lät vi programmet förfina cellnätet i hela modellen, och vi säkerställde att alla fem steg utfördes. Med facit i hand inser vi att det kanske hade räckt med tre steg för önskad noggrannhet.. Vidare är går det utmärkt att använda Local Mesh och be den adaptiva mesharen att enbart förfina cellnätet där.
Hoppas denna artikel väckt intresset för att använda adaptiv meshning, för det är en funktion som är väl värd att prova.
/Björn
