用户大会公开c新功能培训final

1、Cradle新功能吴昌, MSC 流体工程师Day, 9月, 2018年目录1.Cradle流体软件2.热模型JOS3.热模型JOS概要4.乘员舱内舒适性分析案例5.SC/Tetra 软件6.齿轮相关案例7.2Cradle流体软件主要u scSTREAM 和 HeatDesigner是基于笛卡尔网格（像素网格）的CFD软件，主要应用在电子和行业；u SC/Tetra 和 scFLOW是基于非结构网格的CFD软件（四面体、棱柱层、和多面体网格），主要应用在汽车、通用行业；u PICLS是一款的导热；PCB板开发的简单热流分析软件，只计算电子元件4主要3D几何数据结构化网格非结构话网格<立方

2、体(六面体)><四面体,五面体,六面体>5主要应用领域lll汽车通用机械及重工电气和电子业ü自动生成网格，具有良好鲁棒性，能够保证复杂几何的精度在消耗内存和计算速度方面业内领先pp重叠网格任意日-欧拉模型（ALE）ppppp动网格辐射换热/太阳辐射风机模型扩散/化学反应，燃烧多相流/自由液面ü6主要Unstructured mesh应用领域lll汽车通用机械及重工电气和电子业ü自动生成网格，具有良好鲁棒性，能够保证复杂几何的精度在消耗内存和计算速度方面业内领先ppppp多面体网格动网格（不连续网格） 重叠网格自由液面相变问题ü7主要客户

3、汽车行业8MSC CradleTool for Real-time Thermal Simulation Printed Circuit Boards散热器考虑简单的机壳外部数据接口与三维热流分析耦合设置布线图的覆盖率PICLS的应用警报功能llllllllllll发现并解决现有的散热问题；检查现有布局下每个部件的热干扰；不同布线方案下的散热情况；（考虑覆盖率） 热通道的布局（位置、数量）散热片的性能PCB板的PCB板的层数和铜箔的厚度考虑自然/强制对流换热考虑辐射换热考虑散热片（翅片数量、大小） 考虑和机箱接触部分的散热性能考虑PCB板的装配性能主要应用于PCB板的热。应用PICLS可以在2

4、D环境下，方便、快速的完成PCB板的建模。9热模型JOS概述以往汽车相关CFD外气动设计发设计大多数为汽车性能相关分析近年来关注的CFD分析乘员舒适性评价CFD与模型相结合的车内热环境分析11热舒适性评价指标常用热舒适性评价指标Ø 预期平均评价指标【PMV（Predicted Mean Vote）】Ø 标准有效温度【 Standard Effective Temperature（SET）Ø 平均辐射温度【Mean Radiant Temperature(MRT)】Ø 相对湿度【Relative Humidity（RH）】Ø 平均空气龄【Mean

5、 age of Air(MAA)】12有关乘员舱内热舒适性为什么需要模型物室内环境车内环境均匀定常人对空间的影响很小不均匀非定常人对空间的影响大P×MV SET*PMVSET*13有关乘员舱内热舒适性14热模型JOS-SC/Tetra概要CFD(SCRYU/Tetra)-JOS的耦合分析基于外部环境体温以及出汗量的物理模型JOS通过析，可热模型JOS与热流体软件SCRYU/Tetra耦合分田边新一教授（早稻田大学）复杂环境下的体温。16热模型JOS的概要蒸发JOS(JointSystem Thermoregulation-M)呼吸辐射生理反応发热（代谢）运动(包含AVA） 出汗发抖对

6、流热交换外部条件 环境温度湿度（水蒸气分压）接触热传导17基于详细血液循环系统的热平衡各部位的体温JOS各部位划分Head部位截面皮肤R. Sh静脉动脉R. APointighL. Thigh1.2.Human body is divided into 17 segments.An individual body segment consists of a core layer and a skin layer.An artery blood pool and a vein bloodpool are located in the center of core layer for m the

7、vascular system.In addition, the superficial vein blood pool is m the skin layer of the limb segments.R. H3.ingotot4.ed in18L. FoR. FoL. LegR. LegandR. ThrmL. HandL. ArmL. ShoulderBackPelvisChestoulderNeck系统-JOSHead四肢浅静脉NeckL. ShoulderL. ArmL. HandChestAVABack中心血室周围的系统PelvisL. ThighArteryVeinSuperfi

8、cial vein CB : Central bloodcompartmentL. LegL. FootAVA19Under hot environment, AVA is opened and the blood flow rate in the superficial vein increases and the heat release from skin surface is promoted.CB不同部位的热交换不同部位的热交换（除了四肢）Previous blood poolNext blood poolCFDSensible heatRespiratCountercurrent

9、heat exchangeLatent heat loss（vapor）ClothingNext blood poolPrevious blood pool静脉血池Blood flowThermal conductanceBasal metabolism + external work + shivering heat production（Shivering heat production includes increase in the amount ofheat production by fall of body temperature）Basal metabolism20ion(Ch

10、est) SkinCore动脉血池不同部位的热交换四肢AVA(hands and feet)Previous blood poolNext blood pool显热损失 CFD潜热损失（水蒸气）CountercurrentheatexchangeClothingNext bloodpoolPrevious blood pool Previous blood pool静脉血池Next blood pool表面静脉血池基础代谢+ 外部产热（颤抖的热量产生+ 颤抖热产生体温下降所产生的热量的增加）基础代谢21SkinCore动脉血池AVA血液寒冷环境炎热环境血液量增加Superficial vein

11、 bloodpoolVein blood poolArtery blood poolAVA blood flowAVA的开大度由的平均温度、全身的平均皮肤温的信号进行。22JOS体温调节系统各部位皮肤温度23各部位颤抖产生热量各部位各表面出汗量与皮肤血液出汗信号扩张信号收缩信号颤抖信号头部信号全身综合信号各部位各表面皮肤错误信号头部平均温度各部位平均皮肤温度头部各表面温度JOS-CFD计算CFDB.C. at body surface for CFDB.C. for JOS24 The heat balance equation of each segment and each element

12、 are solved in JOS, so that no calculation mesh is necessary in human body volume.Tcl 衣物外表温度Pw空气中的水蒸气分压Tsk 皮肤温度Qx出汗引起的水分蒸发量Tsk, QxJOSTcl, PwJOS的输入参数Conditional dialogHeadChestR_ShoulderNeckL_ShoulderBackL_ArmPelvisL_HandL_ThighL_LegR_FootL_Foot25Sample human body data are prepared.Human body shape d

13、ata divided by segment is necessary and surface regions of body are registered.Four clothing conditions are prepared.R_ArmR_Hand R_ThighR_LegInput of body data接触部位定义“无接触部位”和“接触部位”分别考虑“接触部位”不考虑出汗.26“接触部位”(接触到固体.)“无接触部位”(直接与空气接触)样本提供四种样品坐姿（司机）立姿半躺姿27乘员舱内舒适性分析案例乘员舱内热舒适性分析窗车体除霜器排气孔模型座位空调出气孔（4个地方）29条件日照外

14、部温度352.0m/s, 20, 50%14:0014:0514:15空调 ON30男性（20岁）体脂肪率15%代謝率100 W/m2（驾驶座）58.2W/m2（助手座）着衣条件西服分析结果(1)皮肤表面温度表面温度分布8分后3分后13分后31分析结果(2)3分后4分后表面绝对湿度分布13分后32皮肤温度与截面流速分布33皮肤温度与绝对湿度等值面分布34润湿率分布35条件（冬季）日照（1月）外部温度52.0m/s,60%7:0530,2.9m/s, 30, 20%7:007:15热气 ON除雾器 ON36男性（20岁）体脂肪率15%代謝率100 W/m2（驾驶座）58.2W/m2（助手座）着衣

15、条件西服皮肤温度与截面流速分布37SC/Tetra 软件软件特点软件特点Ø几何模型处理（便捷）-批量、基于小面、包面Ø网格与生成（灵活）-框选加密、点选加密、流场梯度自适应Ø嵌套网格技术-支持零间隙接触Ø高精度/省内存/速度快-基于节点的求解技术Ø高性能后处理39几何模型处理小孔，小边，面的重合简单原始数据小边,面的重合)包裹功能使用之后(100%封闭)(孔,任意大小的Octant设定40网格与生成通过八网格: 网格自动分层目的: 根据几何模型形状的复杂程度自动划分网格的加密等级优势: 不需要手动加密.网格总数: 0.1 million注意:分

16、离区域及涡流区域需要手动框选加密该区域非常重要，需要手动加密41网格与生成快速，稳定:1500万格子（2层边界层网格）作成时间为1小时以内Windows XP x64 edition / 4GB memoryOpteron 250 (2.4GHz):灵活的参数网格解像度自由指定更精确42网格与生成左图框选加密，无需建立 加密盒子，操作简便灵活。左图1根据部件名称或者封名称加密；左图2根据网格加密。左图根据流场梯度自动加密。43嵌套网格技术l 运动条件附加在从属网格上l 如果从属网格区域超出主网格区域，超出部分不参加迭代计算网格主区域（静止）网格从属区域（移动）两套网格被合并为一套网格支持固体零

17、间隙啮合，适用于：阀门启闭，齿轮泵，齿轮箱等啮合部件的分析。ü 两个Solid的距离小于主流流体网格流体网格变Solid属性。 接触部位的网格大小要相近。时，Solid缝隙之间的44嵌套网格技术Ø Element只包含Masked Node，Element 被inactive，所有Node被inactive。Ø Element包含Masked Node和Unmasked Node， Masked Node被定义为inter-mesh communication nodes。Ø 差值的因子采用节点之间距离的倒数。从Master Node向Slave nod

18、e差值Overset连续网格Comparison of Cp distributionsOverset连续网格45嵌套网格技术46嵌套网格技术高铁经过隧道，隧道内变化大巴晃动过程中，外气动计算齿轮泵啮合（网格变化过程）发气缸内流47高精度/省内存/速度快n基于节点的体üü差值节点多比四面体网格数量少高精度省内存/速度快3D image48高精度/省内存/速度快10,000网格需要2M内存，1,000万网格需要2G内存8GB内存 : 4,000万网格32GB内存:1.6亿网格uu几何更复杂精度更高49高精度/省内存/速度快CFD软件的比较自动车(1)(2)(3)(4)外部空气

19、动力学计算发吸气的计算空调系统的分析空调系统的分析（整车）NE: No Entry /* Bad - Good */50(1)(2)(3)(4)SC/TetraFLUENTCFDesignNEFire,SWIFT,FAMEFIDAP,ICEM CFDNERADIOSSNENECFD+NENEEsperanzaNENESTAR-CD,Pro*amNENENEVectisNENENEPAM-FLOWNENENE高精度/省内存/速度快采用低雷诺数湍流模型(SSTk-w)+精细网格试验车体CFD结果的表面油膜风洞试验结果的表面流线2千1百万网格 2000 步迭代 湍流模型: SST k-w 模型51计

20、算试验高精度/省内存/速度快采用低雷诺数湍流模型(SSTk-w)+精细网格Reference 1 Kumano, T., Wind Tunnel Testing of a 1/5 Scale Vehicle M(in Japanese), JSAE symposium on RecentActivities in CFD toward Higher Quality, No. 08-06 (2006).Reference 2 Shimano, K., Wind Tunnel Testing of JSAE Standard Low-aerodynamic-drag Vehicle Body Us

21、ing 1/5 ScaleM, Review of Automotive Engineering, Vol. 30, No.1 (to be published).52CDCL试验值0.245-0.273计算值0.247-0.275误差<1%<1%高性能后处理n可与Tecplot，FieldView直接PK的高性能后处理üüüüüüUDF自动视角中性文件差值特效（纹理，油流）切面扫描输出图片输出动画53SC/Tetra 软件行业应用汽车行业后视镜的噪声分析排的分析水套内冷却水循环发热管理发吸气分析汽车外部动力学分析55透平机械多翼离心风扇鼓风机离心泵液力变矩器斜流泵轴流风扇56航空/高铁超音速飞机气动特性直升机周围空气运动客机外部气动特性高铁隧道内运动5757其它化学反应的分析表面反应的分析搅拌槽的分析喷涂的分析58齿轮相关案例齿轮箱中的油的齿轮箱中的油的60-重叠网格1齿轮箱中的油的齿轮润滑是非常关键因素，通过CFD润滑，并评估贱油情况。同时可优化油面高度以及通风阀的位置齿轮箱中的油的61-重叠网格2齿轮箱中的油的齿轮箱中的油的62齿轮运动-重叠网格重叠网格的应用-齿轮运动63涡旋泵-重叠网格重叠网格的应用-涡旋泵64容积式压缩机-重叠网格重叠网格的应用-容积式压缩机