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FFU气流仿真模拟,到底有多简单?

发表时间: 2020-11-27 17:00:00

作者: clabso

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FFU风机过滤机组是将风机和过滤器组合在一起构成自身能提供动力的末端净化设备,我们可以简单把它理解成,工业用的空气净化器。主要用于对空气洁净度要求很高的环境,目前在各种洁净工程中得到了广泛应用。

本期模拟的是FFU在实际工作时,其内部气流的运动状况。使用Clabso软件,仅需两步即可轻松完成仿真模拟。下面就给大家展示下仿真的过程。


一、基本步骤

在模拟仿真中,对物理环境和物理场景的模拟步骤基本一致,大致可分成如下四个步骤:

1. 3D模型的输入和物理设定

2. 网格剖分

3. 求解

4. 数据分析和可视化


二、具体步骤阐述
(1)3D模型的输入和物理设定

首先,我们需要将FFU结构的数据参数输入到软件,FFU结构的数据就是我们通常所说的3D模型。

FFU模型图


与此同时,我们还需要给这个FFU模型设置一个工作环境。由于模拟结果是和风洞试验进行对比,所以我们将这个工作环境称为风洞。因为它是虚拟的,为了区分,我们称之为数值风洞。通常风洞的形状会是一个方形。


上面的步骤中,我们准备好了在结构上所需的数据。但是如何和实际的FFU运转对应起来呢?我们还需要告诉计算机哪个模型是FFU外壳,哪个模型是扇叶,哪个模型是风洞,以及们对应现实中的哪物理特性?如FFU扇叶转速大小或者内部结构的堆叠方式对气流的影响。这就是所谓的物理设定。


(2)网格剖分

通过第一步,我们已经在计算机里输入了3D模型,并且做了物理属性的设定。实际上,在风洞内包含了风洞的墙、FFU的表面、还有空气等,这些物质的运动是我们需要模拟的。为了模拟出这些物质的运动,我们需要把这个空间拆分成数千万的小多面体,每个多面体对应这些物质的一部分,然后进行计算。


我们将这个空间拆分成数千万小多面体并与物质对应起来的过程,称为网格剖分。而剖分出来的表征空间和物质的千万个小多面体整体称为网格。



(3)求解

有了3D模型,物理特性,网格剖分,我们就可以建立数学模型。

数学模型可以说是一个数学方程,复杂一点的可以是偏微分方程。我们把建立数学模型进行求解的过程统称为求解。求解之后,即可获得这个方程的答案。

这一步我们可通过计算机的计算来获得FFU在洁净室高速运转的气流分布数据答案。


(4)数据分析和可视化

经过求解之后,我们获得的答案是一堆数据。这些数据按一定的规律存储在计算机里,因为这些数据过于庞大,一般都要达到百万级别,根本无法通过看数据的形式来进行分析。那么我们需要使用可视化的手段来看懂这些数据,这就是可视化。


通过可视化,我们可以直观的在可视化窗口中查看FFU在工作运行时的内部气流走向。这是用流线图来表示的。


三、Clabso软件操作步骤

苏州中源广科信息科技有限公司基于CFD(计算流体动力学),自主研究开发了一款针对客户需求进行气流分析的辅助软件-Clabso模拟软件,该软件将网格剖分和求解这两步骤自动集成在软件后台,对用户来说,仅需两步即可完成模拟仿真,从而极大提高用户工作效率,缩短研发周期,针对网格剖分部分我们做了大量的优化,使计算结果更为稳定。



使用Clsbso软件模拟仿真,仅需2步



1.  3D模型的输入和物理设定


3D模型输入



参数设定


2.  数据分析和可视化


后处理数据


可视化操作


Clabso软件针对网格剖分,做了如下优化:

0
1

基于边界处理的CAD自动修复技术,针对3D建模过程中出现的各类“坏”网格现象进行自动修复处理。

0
2

采用双层网格技术,结合求解器设计可解决传统方法对网格的依懒性,同时在同网格分布情况下可达到更高精度。

0
3

伴随双网格技术的耦合求解与边界处理技术,内部性质可以充分保证,线性求解精度可达到4阶甚至更高。




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