Вкладка «Геометрия» в ПреПостПроцессоре

Значительная часть нового функционала в FlowVision 3.11 связана с новой вкладкой ПреПостПроцессора (ППП), названной «Геометрия».

Tab - Geometry

В данной статье разберемся, какие возможности открываются перед пользователями. А если кратко: теперь проект FlowVision мы можем начать с создания/компоновки геометрии и можем напрямую загружать CAD файл.

Итак, после открытия ППП пользователь оказывается во вкладке «Геометрия» и, совершая привычное действие нажатием «Создать проект», встречает диалоговое окно создания проекта (рис.1). Этому окну и приятным его следствиям посвящена отдельная небольшая статья (Диалоговое окно...). В случае выбора «Создать пустой проект» пользователь переносится в ту самую вкладку «Геометрия» (рис.2), о которой пойдет речь.

Dialog window PPP
Рис.1.

Geom tab
Рис.2.

Прежде всего, перечислим основные возможности вкладки «Геометрия»:

  1. Создание простых геометрических объектов типа Параллелепипед, Конус/Цилиндр, Эллипсоид/Сфера
  2. Импортирование геометрических моделей
    •  В сеточном представлении (как и ранее)
    • Параметрических геометрий в CAD-форматах
  3. Модификация размера и положения геометрических моделей
  4. Модификация состава поверхностей для геометрической модели
    • Удаление лишних поверхностей
    • Объединение поверхностей в объект
  5. Создание консистентной поверхностной сетки (с которой будет вестись расчет) на основе параметрической геометрии, импортированной из CAD или созданной внутри вкладки «Геометрия»
  6. Компоновка подобластей: выбор набора геометрических объектов для формирования расчетной области (подобластей), обеспечение необходимого пространственного взаимоположения подобластей
  7. Проведение внешнего осмотра и проверка геометрий на основные проблемы, такие как: самопересечения, незамкнутость поверхности, дыры, зазоры и т.п. Проверка скомпонованных подобластей на пересечение между друг другом
  8. Передача скомпонованных подобластей и других сеточных геометрий в Пре и Постпроцессор
  9. Передача в “3DTransVidia для FlowVision” геометрических моделей или их отдельных частей для исправления проблем геометрии и возвращение назад исправленного варианта.

Теперь давайте подробнее о некоторых пунктах.

Импортирование геометрических моделей

Итак, представим, что в диалоговом окне создания проекта (рис.1) мы выбрали создание пустого проекта и оказались во вкладке «Геометрия». Теперь мы хотим наполнить пустое пространство геометрическими моделями, на основе которых пстроим расчетный проект. В контекстном меню элемента дерева «Исходные геом. модели» нажимаем «импортировать» (рис. 3), можем увидеть список поддерживаемых теперь форматов. Выше упоминалось, что теперь имеется возможность импорта как сеточных, так и параметрических моделей.

Geom importGeom choosing
Рис.3.

В данном примере мы выберем файлы с сеточными геометриями, причем не один, а оба сразу, так как здесь доступен множественный выбор - мультиселект (рис.3 – выделены оба файла), затем нажмем кнопку «Открыть». Теперь в контекстном меню для геометрических объектов (рис.4) мы видим различные действия, которые можем с ними произвести.

Geom1
Рис.4.

Прямой импорт параметрических геометрии в CAD-форматах

Да, это правда, теперь так можно! Данная возможность поможет многим пользователям сэкономить время на пересохранении файлов, а для тех, чей CAD не умеет сохранять качественное сеточное представление геометрии (форматы stl, wrl), станет и вовсе незаменимым инструментом. Трансляция геометрии производится функционалом приложения “3DTransVidia для FlowVision” в фоновом режиме, и позволяет открывать геометрические модели в форматах всех популярных CAD-систем: SolidWorks, SolidEdge, Inventor, UG NX, CATIA V5/V6, ProE/Creo, а также в нейтральных форматах IGES, STEP, xt, и SAT.
Для пользования данным функционалом, необходимо установить расширенный дистрибутив «FlowVision with 3DTransVidia» и получить расширенную лицензию со специальными опциями импорта. Подробнее об использовании этого функционала мы расскажем в статье посвященной “3DTransVidia для FlowVision” (которую мы пока еще не написали).

Модификация размера и положения геометрических моделей

После того как тем или иным способом во вкладке «Геометрия» загружены или созданы геометрические модели, можно производить с ними различные преобразования. Они кроются в привычном из ППП инструменте «Трансформировать геометрию» (рис.5).

Geom transformationGeom transformation property wiondow

Модификация состава поверхностей для геометрической модели

Если импортированная геометрическая модель состоит из нескольких оболочек (например, вложенных друг в друга), тогда можно применить инструмент «Разбить по поверхностям» (рис.6), а затем удалить некоторые из них (рис.7). Можно также объединить отдельные сеточные геометрии в общий объект. Последнее можно, например, использовать для создания будущего модификатора «Подвижное тело», состоящего из нескольких геометрических объектов.

Two geometries
Рис.6.

Geom deleting
Рис.7.

Создание консистентной поверхностной сетки

Как известно, при расчете в FlowVision используются геометрические модели в их сеточном представлении. Именно поэтому, подготавливая такую модель в CAD-системе, необходимо было сохранить её в сеточный формат (напр. stl, wrl). Теперь же, при импорте параметрической геометрической модели, подготовку сеточной геометрии можно сделать прямо внутри вкладки «Геометрия» (рис. 8). При этом доступны два алгоритма её построения - «Быстрый» и «Равномерный» с соответствующими настройками.

Create consistent meshimage12
Рис.8.

Метод «Быстрый» соответствует своему названию и производит генерацию сетки, как правило, с меньшим кол-вом треугольников (рис.9а), в то время как «Равномерный» метод позволяет управлять размером острых углов треугольников и позволяет готовить более качественную сеточную геометрию с относительно равномерными треугольниками по всем поверхностям (рис.9б). Отметим, что второй метод обычно занимает больше времени и генерирует большее кол-во треугольников, что в процессе расчета приведет так же к большему потреблению оперативной памяти.

mesh 1 mesh 2
Рис.9 (а, б).

Таким образом, появляется также возможность влиять на результирующую сеточную геометрию и её качество прямо из ППП. Консистентную сетку необходимо также создавать для объектов типа Параллелепипед, Конус/Цилиндр, Эллипсоид/Сфера, созданных внутри вкладки «Геометрия». Для Конус/Цилиндр и Эллипсоид/Сфера генерация сетки происходит автоматически, и результирующая сетка зависит только от свойств самого объекта, а именно от параметров блока «Аппроксимация», а для Параллелепипеда параметры аппроксимации необходимо будет указать во всплывшем окошке.

Компоновка подобластей и их проверка

Хорошо, тем или иным способом мы загрузили геометрические модели и, при необходимости, создали на основе них сеточную геометрию (консистентную сетку). Теперь мы хотим какие-то из этих геометрических объектов использовать для формирования расчетной области – набора подобластей. Это можно сделать для набора желаемых геометрических объектов, собранных в общую папку, либо для отдельных из них (рис.10).

Choosing all geometries Choosing one of geometries
Рис.10.

После отправки объектов для компоновки они собираются в «буфер» объектов для будущего Выполнения компоновки (рис.11), там можно проверить пересечения между ними, трансформировать, удалять. Можно также в новь добавить какие-то дополнительные объекты туда. Такой «буфер» нужен для того, чтобы выделить желаемые геометрические модели для будущих подобластей среди списка всех исходных, которых может быть очень много, притом лежащих в разных папках.

Check geometry
Рси.11.

Когда все желаемые объект будут собраны в список для «Компоновки подобластей», можно «Выполнить компоновку» (рис. 12), которая в том числе сделает проверку на пересечение Объектов.

Compose
Рис.12.

В данном примере результат Выполнения компоновки неуспешен именно по причине пересечения между объектами, о чем нам расскажет ошибка компоновки (рис. 13).

Self-intersections of geometries
Рис.13.

Напомним, что в FlowVision разрешается вложенность подобластей, однако их пересечение недопустимо. Именно об этом заставила нас задуматься заботливая проверка компоновки. Для опытных пользователей FlowVision очевидно, что геометрический объект «Шток» не является подобластью и может быть вставлен в расчетную область как модификатор «Подвижное тело». Значит, в данном случае, для компоновки подобластей «Шток» нам не нужен, мы можем удалить его из объектов для компоновки подобластей и «Выполнить компоновку» заново. Теперь компоновка выполняется успешно, так как проверка не найдет ошибок. Далее, для создания «Подвижного тела» необходимо будет отправить соответствующий объект «Шток» в Препроцессор.

Передача скомпонованных подобластей и других сеточных геометрий в Пре и Постпроцессор

Итак, мы уже скомпоновали подобласти и можем сформировать на основе них расчетный «Регион», который будет включать все эти подобласти. Для этого в контекстном меню для «Скомпонованные подобласти» выбираем «Использовать как геометрию Региона» (рис.14).

 Use as Region
Рис.14.

После этого в Препроцессоре в разделе дерева «Подобласти» появятся все подобласти, которые были скомпонованы. В данном случае, это одна подобласть «Кран» (рис.15).

Geomtry as Subregion
Рис.15.

Выше мы говорили о вставке объекта «Шток» в качестве модификатора «Подвижное тело», для того, чтобы он мог обтекаться потоком жидкости. Для этого вернемся во вкладку «Геометрия», найдем желаемый объект сеточной геометрии, в данном случае «Шток» и выберем для него «Отправить в Препроцессор» (рис.16).

Send to Preprocessor
Рис.16.

В итоге мы получим в Препроцессоре привычный пользователю элемент «Импортированный объект» на основе которого при задании расчетного проекта сможем создать модификатор «Подвижное тело». Это делается точно так же, как в предыдущих версиях - для подобласти у которой задана «Модель» (более подробно о процессе создания модификатора «Подвижное тело» – см. руководство пользователя FlowVision).
Какие ещё объекты нам могут понадобится в Пре и Постпроцессоре? Помимо объектов, определяющих геометрию расчетной области (Регион, Подобласти, модификатор «подвижное тело») нам ещё могут пригодиться вспомогательные объекты: для задания адаптаций в Препроцессоре, для отслеживания контрольных значений переменных в ходе расчета, для построения визуализации в Постпроцессоре и т.п. Все эти объекты, аналогично примеру со Штоком, можно отправить в Пре и Постпроцессор.

Передача в “3DTransVidia для FlowVision”

Если с загруженными геометрическими моделями не все хорошо и они требуют «лечения» перед использованием для расчета, то тогда их или отдельные их части можно отправить для исправления проблем в “3DTransVidia для FlowVision”. Подробнее про данную программу можно будет почитать в другой статье, которую мы, надеюсь, напишем в скором времени. Здесь же хотелось бы просто упомянуть, что если имеется лицензия на использование данной программы, то прямо из вкладки «Геометрия» геометрические модели (как в параметрическом, так и в сеточном представлении) и их отдельные поверхности могут быть открыты для корректировки и лечения в программе “3DTransVidia для FlowVision” (рис.17), а после возвращены в исправленном виде обратно.

Return geometry from 3DTV
Рис.17.

Об авторе
Виктор Акимов
Author: Виктор Акимов
Инженер первой категории
к.т.н., МГТУ им. Баумана Экспертиза в областях: CFD, двигатели внутреннего сгорания, суперкомпьютеры

теги: