midas nfx cfd中文版功能介紹土木版

1、2015簡(jiǎn)介CFD目 錄土木行業(yè)為什么要做CFD分析？土木行業(yè)的CFD分析都做什么？土木行業(yè)的結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題？土木行業(yè)的舒適度問(wèn)題？midas CFD的卓越特點(diǎn)？midas CFD與Flunt的對(duì)比案例midas CFD在其它行業(yè)的典型應(yīng)用案例midas CFD的未來(lái)發(fā)展愿景土木行業(yè)為什么要做CFD？安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、確保質(zhì)量工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)3.1.1 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)應(yīng)使結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)以適當(dāng)?shù)目煽慷惹医?jīng)濟(jì)的方式滿(mǎn)足規(guī)定的各項(xiàng)功能要求3.1.2 結(jié)構(gòu)功能要求：承載性能、使用性能、耐久性能、耐火性能、穩(wěn)固性能不做CFD行不行？馬斯洛五層次需求理論結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題

2、解決了嗎？當(dāng)安全可靠已經(jīng)不是設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)時(shí)我們會(huì)追求什么？安全舒適競(jìng)爭(zhēng)力土木行業(yè)CFD分析的目的？土木行業(yè)的CFD分析都做什么？主要解決荷載的不確定性問(wèn)題結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題主要解決人的感覺(jué)問(wèn)題眼：光環(huán)境耳：聲環(huán)境鼻：空氣環(huán)境身體：風(fēng)環(huán)境、溫度環(huán)境、振動(dòng)環(huán)境舒適度問(wèn)題土木行業(yè)的結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題土木領(lǐng)域科威特奧林匹克體育場(chǎng)流體分析 分析目的 計(jì)算奧林匹克體育場(chǎng)風(fēng)壓值 獲得空氣流動(dòng)狀態(tài)可視化結(jié)果表面壓力分布風(fēng)壓預(yù)測(cè)值流動(dòng)狀態(tài)可視化結(jié)果流速分布膜結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載分析 分析目的 確認(rèn)風(fēng)荷載壓力分布 分析各區(qū)域的各風(fēng)荷載方向的荷載氣流分布膜底壓力分布膜頂壓力分布超高層建筑的風(fēng)荷載分析 分析目的 確認(rèn)風(fēng)荷載壓力分布 分析

3、建筑物之間的風(fēng)干涉影響垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)流動(dòng)分析 分析目的 計(jì)算不同風(fēng)速條件下風(fēng)力發(fā)電機(jī)所受的扭矩和旋轉(zhuǎn)次數(shù)旋轉(zhuǎn)方向風(fēng)旋轉(zhuǎn)翼上的壓力分布土木行業(yè)的舒適度問(wèn)題隧道火災(zāi)煙霧擴(kuò)散控制風(fēng)速分析 分析目的 計(jì)算可以防止滯留現(xiàn)象的臨界風(fēng)速 以大型公交車(chē)火災(zāi)(20MW)為基準(zhǔn)進(jìn)行分析各斷面溫度分布各斷面速度分布20MW2.5m/s火災(zāi)煙霧擴(kuò)散機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)熱流分析 分析目的 空調(diào)性能分析 確定室內(nèi)高溫區(qū)域和空氣滯留區(qū)域空調(diào)氣流外部流入氣流室內(nèi)、室外風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)室內(nèi)污染物的濃度分布評(píng)估室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)分析火災(zāi)狀況下，燃燒產(chǎn)物的擴(kuò)散趨勢(shì)分析橫截面物質(zhì)的濃度云圖室外污染物擴(kuò)散評(píng)價(jià)優(yōu)化煙囪布局，降低二氧化碳排放量煤棚天窗通風(fēng)

4、效率驗(yàn)算 分析目的 確定天窗最佳形狀 確認(rèn)天窗形狀對(duì)內(nèi)部空氣流速和溫度的影響推薦天窗方案的流速分布推薦天窗方案的溫度分布midas CFD的卓越特點(diǎn)前后處理功能01布爾操作及模型簡(jiǎn)化模型簡(jiǎn)化布爾操作1導(dǎo)入 CAD 模型2通過(guò)布爾操作生成流體區(qū)域3生成分析對(duì)象便于研究的直觀(guān)界面以及需要?jiǎng)h除對(duì)象（孔/圓角）的自動(dòng)識(shí)別按照尺寸進(jìn)行分色顯示多種形狀或部件的清除處理（自動(dòng)/一般）孔邊的倒角微小的表面凹陷部分前后處理功能02材料屬性數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)拖拽為部件分配材料通過(guò)設(shè)置默認(rèn)材料，當(dāng)開(kāi)始一個(gè)新的工作項(xiàng)目時(shí)可以將默認(rèn)材料自動(dòng)分配給模型數(shù)據(jù)庫(kù) 能夠?yàn)椴牧蠈傩远ㄖ菩枰闹登昂筇幚砉δ?3優(yōu)化的并行網(wǎng)格劃分借助多核處

5、理器可以并行劃分網(wǎng)格的過(guò)程在1分鐘內(nèi)生成640,000單元噴液裝置單元：640,000節(jié)點(diǎn)：1,060,000簡(jiǎn)潔友好的界面 通過(guò)CPU并行計(jì)算能夠快速生成適應(yīng)幾何模型的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)格減少30%的網(wǎng)格劃分時(shí)間減少50%的網(wǎng)格劃分時(shí)間1 Core2 Cores4 Cores前后處理功能04網(wǎng)格質(zhì)量檢查和重劃分利用網(wǎng)格質(zhì)量檢查功能對(duì)網(wǎng)格歪斜度進(jìn)行評(píng)估歪斜角度 40利用界限設(shè)置將質(zhì)量較差的網(wǎng)格自動(dòng)分離歪斜角度30選擇不精確單元自動(dòng)輸出不精確單元12自動(dòng)修正不精確單元(2D 網(wǎng)格)3前后處理功能05間接流固耦合CFD分析的計(jì)算結(jié)果液壓力可以自動(dòng)地添加到結(jié)構(gòu)分析荷載中位移結(jié)果應(yīng)力結(jié)果流速結(jié)果流體區(qū)域網(wǎng)格劃分荷

6、載添加結(jié)構(gòu)CAD網(wǎng)格劃分移動(dòng)網(wǎng)格功能06程序可靠性07程序得到KSME(韓國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì))和UNESCO數(shù)值研究學(xué)院CIMNAE的認(rèn)證論文索引: A new unstructured mesh finite element method for the analysis of free surface flow problems, Julio Garcia-Espinosa, INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING, 2008Flow Behind a Circular Cylinder, an internal

7、report the University of Parma, Italy自由水面功能項(xiàng)目應(yīng)用08利用CFD分析手段檢測(cè)泵集水系統(tǒng)中的旋渦08自由水面功能項(xiàng)目應(yīng)用利用CFD分析手段檢測(cè)泵集水系統(tǒng)中的旋渦midas CFD與Fluent對(duì)比案例1：管道流熱耦合模型精度對(duì)比1. 分析模型管道內(nèi)流體加熱長(zhǎng)5.76 m, 表面溫度300 K長(zhǎng)2.88 m, 熱流邊界：37.5 W/m2入口：軸向速度0.1 m/s管道對(duì)稱(chēng)軸長(zhǎng)8.64 m 半徑長(zhǎng)0.06 m 壓力邊界：0 Pa2.結(jié)果比較計(jì)算結(jié)果，最高溫度377K計(jì)算結(jié)果，最高溫度375 KNFX CFDFluent誤差：（0.5% 差別）midas

8、CFD與Fluent對(duì)比案例2：超高層建筑的數(shù)值風(fēng)洞分析Part 1. 分析模型Part 2. 程序輸入條件Part 3. 分析結(jié)果超高層建筑的數(shù)值風(fēng)洞分析Part 1. 分析模型分析模型 超高層建筑模型和流動(dòng)分析區(qū)域24 Dy33 Dy2 H8 Dy25 Dy流動(dòng)入口DxDyH實(shí)際尺寸 Dx 30.48m, Dy 45.72m, H 182.88m ，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑?:400縮尺模型參考論文: Agerneh K. Dagnew et al.(2009) “Computational evaluation of wind pressures on tall buildings”P(pán)art 1.

9、 分析模型Part 2. 程序輸入條件Part 3. 分析結(jié)果超高層建筑的數(shù)值風(fēng)洞分析Part 2. 程序輸入條件邊界條件作用流體: 常溫常壓空氣湍流模型: SST k- 模型入口: 輸入流速信息出口: 大氣壓側(cè)面頂面: 非粘性壁面底面建筑壁面: 粘性壁面Part 2. 程序輸入條件單元網(wǎng)格6,366,433 個(gè)四面體單元(1,081,971 個(gè)節(jié)點(diǎn))Part 1. 分析模型Part 2. 程序輸入條件Part 3. 分析結(jié)果超高層建筑的數(shù)值風(fēng)洞分析Part 3. 分析結(jié)果流線(xiàn)視頻Part 3. 分析結(jié)果建筑表面壓力Part 3. 分析結(jié)果中央剖面上壓力分布Part 3. 分析結(jié)果中央剖面上速

10、度分布Part 3. 分析結(jié)果2/3H 高度位置上的壓力分布Part 3. 分析結(jié)果2/3H 高度位置上的速度分布Part 3. 分析結(jié)果結(jié)果比較建筑迎風(fēng)面的壓力分布(11.5)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及Fluent結(jié)果形狀接近、結(jié)果相近。建筑側(cè)面及背風(fēng)面壓力分布(1.55)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果雖然數(shù)值上有些差異，但趨勢(shì)接近。與Fluent相比，NFX各區(qū)域的壓力分布的形狀和數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近。在其它行業(yè)典型應(yīng)用案例化工行業(yè)多孔介質(zhì)(Porous Media)VinPn數(shù)值模型流速(m/s)壓力損失(Pa)管殼式換熱器的熱流分析 分析目的 確認(rèn)內(nèi)部流動(dòng)情況 換熱器性能預(yù)估蒸汽消耗量720kg/hr熱水消耗量6

11、60kg/hr管殼式換熱器的熱流分析分析結(jié)果溫度分布流線(xiàn)分布 上部派出高溫蒸汽閥門(mén)系統(tǒng)開(kāi)度性能評(píng)價(jià) 分析目的 開(kāi)度對(duì)壓力損失的影響分析 使用流動(dòng)分析結(jié)果驗(yàn)算結(jié)構(gòu)安全性壓差分析結(jié)構(gòu)安全性驗(yàn)算位移應(yīng)力流體流動(dòng)和渦量評(píng)估過(guò)濾器流動(dòng)分析 分析目的 確認(rèn)各種速度下微孔篩網(wǎng)和多孔板的壓力損失設(shè)置多孔介質(zhì)模型系數(shù)入口條件出口條件多孔過(guò)濾器流動(dòng)分析分析結(jié)果壓力分布流量(m3/hr)壓差(Pa)速度分布流線(xiàn)分布燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐(HRSG)熱流分析 分析目的 確認(rèn)流動(dòng)均勻性 設(shè)置Distribution grid必要性評(píng)估 確認(rèn)HRSG內(nèi)部和排出氣體的溫度分布中央斷面溫度分布SuperHeaterEVA

12、ECO各斷面速度分布液化天然氣(LNG)輸送艙晃動(dòng)分析艙內(nèi)的水面晃動(dòng) 分析目的 搖晃船體上的LNG輸送艙內(nèi)部LNG水面狀態(tài)分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)體分析技術(shù)移動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)將單元網(wǎng)格(包含旋轉(zhuǎn)翼)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行分析MRF技術(shù)使用相對(duì)速度概念，單元網(wǎng)格在無(wú)變形情況下象翅膀一樣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)干手器流動(dòng)分析 分析目的 確認(rèn)出口流速分布 管徑擴(kuò)展區(qū)域壓力損失分析壓力分布速度分布流線(xiàn)分布車(chē)輛鼓風(fēng)機(jī)流動(dòng)分析 分析目的 車(chē)輛鼓風(fēng)機(jī)性能評(píng)估 確認(rèn)油路設(shè)計(jì)的壓力損失流速分布確認(rèn)再循環(huán)區(qū)域出口入口壁面使用壁面法則攪拌機(jī)流動(dòng)分析 分析目的 確認(rèn)攪拌機(jī)的混合性能 確定擋板的位置和大小的影響形狀及條件w = 250rpm非粘性擋板速度分布速度

13、向量電子領(lǐng)域結(jié)構(gòu)分析和流體分析的優(yōu)缺點(diǎn)(對(duì)流)區(qū)分優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)分析不用模擬空氣分析時(shí)間短需要考慮周邊環(huán)境流動(dòng)條件時(shí)，結(jié)構(gòu)分析結(jié)果不準(zhǔn)確流體分析不必輸入對(duì)流系數(shù)可以獲得準(zhǔn)確的溫度分布需要模擬空氣分析時(shí)間較長(zhǎng)氣流方向結(jié)構(gòu)分析流動(dòng)分析距離熱源不同位置的溫度分布考慮空氣溫度的影響，下部溫度低、上部溫度高結(jié)構(gòu)分析和流體分析的優(yōu)缺點(diǎn)(對(duì)流)LED 照明放熱分析 分析目的 自然對(duì)流下冷卻性能分析 LED晶片排熱和熱沉(Heat Sink)形狀變更引起的溫度分布速度分布溫度分布表面溫度變頻器強(qiáng)制對(duì)流分析 分析目的 包含發(fā)熱部件的變頻器內(nèi)部放熱分析流線(xiàn)分布部件溫度風(fēng)扇發(fā)熱源進(jìn)氣口排氣口通訊設(shè)施內(nèi)部熱流動(dòng)分析 分

14、析目的 自然對(duì)流下冷卻性能分析 驗(yàn)算LED晶片排熱和熱沉形狀C1 C2 C3 C4不同風(fēng)扇位置影響流量不均勻C1C2C3C4顯卡熱流動(dòng)分析 分析目的 風(fēng)扇冷卻性能分析 正常狀態(tài)下晶片最大溫度驗(yàn)算輸入風(fēng)扇性能曲線(xiàn)溫度分布配電盤(pán)溫度分析 分析目的 確認(rèn)隨時(shí)間變化的溫度(焦耳熱) 確認(rèn)內(nèi)部流動(dòng)情況速度向量溫度分布半導(dǎo)體/顯示器領(lǐng)域 輻射(Radiation) 熱以電磁波形式傳播或物體通過(guò)放射電磁波傳遞熱輻射(Radiation)分析空腔輻射離散坐標(biāo)(DO)輻射模型輻射(Radiation)分析未使用輻射模型時(shí)使用輻射模型時(shí)只發(fā)生傳到和對(duì)流引起的熱傳遞，高溫區(qū)域集中發(fā)生在上部使用輻射模型時(shí)，熱傳遞將更

15、均勻更快速重力方向晶圓清洗分析 分析目的 噴嘴噴射時(shí)藥液的狀態(tài)分析分析條件5sec0.2sec0.5sec1sec玻璃熱傳遞分析 分析目的 輻射和水冷管影響分析 驗(yàn)算玻璃各位置溫度輻射引起的熱傳遞Glass正面溫度分布Glass背面溫度分布冷卻水速度分布FOUP內(nèi)部氮?dú)馓畛浞治?分析目的 氮?dú)馓畛渌俣确桨副容^原方案 : 供氣方式 在縫隙位置發(fā)生局部泄漏 (縫隙 : 泄漏 O, 流入 X)改善方案 : 供氣/排氣方式20 lpm20 lpm20 lpm8 lpm 縫隙位置不發(fā)生泄漏縫隙FOUP內(nèi)部氮?dú)馓畛浞治鲈桨?改善方案沒(méi)有泄露，因此填充速度更快改善方案縫隙涂層(Slot Coating)分

16、析 分析目的 涂層方向涂層均勻性分析 考慮表面張力、接觸角涂液涂層進(jìn)行方向潔凈室內(nèi)部流動(dòng)分析 分析目的 潔凈室內(nèi)部運(yùn)輸機(jī)器人移動(dòng)對(duì)流動(dòng)的擾亂分析下部多孔板上部風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組(FFU)機(jī)器人移動(dòng)潔凈室內(nèi)部模型中部斷面速度云圖中部斷面速度向量90度旋轉(zhuǎn)180度旋轉(zhuǎn)180度旋轉(zhuǎn) + 直線(xiàn)移動(dòng)電子發(fā)熱分析(Joule Heating) 分析目的 計(jì)算電流通過(guò)具有電阻的導(dǎo)體時(shí)的發(fā)熱現(xiàn)象金屬板卡盤(pán)晶片導(dǎo)線(xiàn)第一層保護(hù)層第二層保護(hù)層電流(電壓)接地銅絲鎳鉻電熱絲(發(fā)熱源)midas CFD未來(lái)發(fā)展愿景CFD功能未來(lái)發(fā)展01 土木工程專(zhuān)用 (橋梁/風(fēng)環(huán)境/沖刷)流固耦合作用巖土工程專(zhuān)用End of 2015201

17、5CFD求解器的發(fā)展CFD功能未來(lái)發(fā)展02GPU加速高性能計(jì)算CFD未來(lái)功能發(fā)展03基于GPU計(jì)算的實(shí)時(shí)仿真2015實(shí)時(shí)仿真(3D隱式有限元方法)3D 有限元非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)分析網(wǎng)格 (125,127單元, 28,796節(jié)點(diǎn))2D 有限元分析實(shí)時(shí)運(yùn)算并且能與用戶(hù)互動(dòng)CFD功能未來(lái)發(fā)展04CFD分析未來(lái)展望加速時(shí)間仿真在事件結(jié)束前對(duì)其進(jìn)行分析并采取措施數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)仿真自動(dòng)吸收實(shí)際數(shù)據(jù)并基于這些數(shù)據(jù)即時(shí)修改分析結(jié)果CFD功能未來(lái)發(fā)展04加速時(shí)間仿真有限體積法流體分析 (11.98 X 8.28 km)實(shí)際流動(dòng)時(shí)間(23 hrs) 數(shù)值模擬時(shí)間(14 hrs)即時(shí)預(yù)測(cè)災(zāi)難以提前采取措施 超級(jí)性能計(jì)算 多領(lǐng)域核心科技CFD功能未來(lái)發(fā)展04數(shù)據(jù)驅(qū)