Ansys 吹塑、流體分析

ANSYS Polyflow為聚合物、玻璃、金屬和水泥工業(yè)的企業(yè)提供高級流體動力學(xué)技術(shù)。使用該技術(shù),研發(fā)團(tuán)隊能擴(kuò)展設(shè)計和優(yōu)化過程,如擠出、熱成型、吹模、玻璃成型、紡纖和混凝土成型。25年以來,為了提高熱成型或吹塑產(chǎn)品的質(zhì)量而制造擠出模具或減少厚度變化時,設(shè)計工程師已經(jīng)使用Polyflow把物理樣機(jī)減到較少。

由于獨(dú)有的模具反設(shè)計功能,你做出模具能比傳統(tǒng)的制造-測試方法快的多。這能轉(zhuǎn)換為實質(zhì)性的費(fèi)用和時間的節(jié)省。通過用ANSYS Polyflow運(yùn)行試錯過程,而不是測試改變后的生產(chǎn)線,你的團(tuán)隊能改善吹模和熱成型產(chǎn)品的質(zhì)量。玻璃成型和浮法玻璃工程仿真幫助設(shè)計師更快生成更高質(zhì)量的餐具、玻璃容器和平板玻璃。

ANSYS Polyflow軟件是計算包括粘彈性流動在內(nèi)的復(fù)雜非牛頓流變學(xué)的有限元CFD求解器。

使用有限元技術(shù)的各種直接耦合求解器,能保證聚合物加工和玻璃成型中復(fù)雜流動的穩(wěn)健收斂。對流動不復(fù)雜的大多數(shù)仿真,ILU和迭代算法提供更積極的求解技術(shù)。

要精確地仿真多個不同的工藝過程,ANSYS Polyflow有許多先進(jìn)技術(shù),例如處理變形網(wǎng)格、固體部件的復(fù)雜運(yùn)動(互齒合螺桿)、自由表面和模具的接觸探測。

通用建模功能

  • 2維平面,2.5維平面(包括第三個速度分量),2維軸對稱,帶旋渦的2維軸對稱,3維流動,3維殼單元和2維膜(薄膜流延)
  • 等溫和非等溫
  • 穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)分析或進(jìn)化分析(連續(xù)技術(shù))
  • 廣義非牛頓流,包括屈服應(yīng)力流體
  • 多模差分粘彈性流(2維和3維,穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài),等溫和非等溫)
  • 多模積分粘彈性流(2維和3維殼,穩(wěn)態(tài)(2維)或瞬態(tài)(3維殼),等溫和非等溫)
  • 包擴(kuò)自然、強(qiáng)制或混合對流,共軛(固體/流體)傳熱,輻射,運(yùn)動固體導(dǎo)熱,電加熱
    • 內(nèi)部輻射的離散坐標(biāo)模型
  • 用變形網(wǎng)格的自由表面模型
    • 用固定網(wǎng)格模擬單相流自由表面流的VOF方法
  • 擠出的反問題(模唇設(shè)計)
  • 內(nèi)部運(yùn)動邊界(界面)
  • 靜態(tài)和動態(tài)接觸點
  • 多孔介質(zhì)(達(dá)西定律)
  • 化學(xué)組分的混合和反應(yīng)
  • 熱、質(zhì)量、粘性加熱、電勢、焦耳效應(yīng)、氣泡的體積源
  • 流固耦合(FSI)
  • 對玻璃冷卻(殘余應(yīng)力)的Narayanaswamy熱粘彈性模型
  • 冷卻后的簡單熱機(jī)械應(yīng)力
  • 接觸探測
    • 固體部件的運(yùn)動
      • 預(yù)定義
      • 計算得到(力的平衡)
  • 重疊網(wǎng)格技術(shù)(網(wǎng)格交叉方法)
  • 滑移網(wǎng)格技術(shù)
  • 包括統(tǒng)計分析的拉格朗日軌跡計算
  • 單位系統(tǒng)轉(zhuǎn)換
  • Windows風(fēng)格組織
    • 在線獲取網(wǎng)頁服務(wù)
    • 文件跟蹤系統(tǒng)時序表
  • 用戶定義模版
  • 優(yōu)化
    • 模具幾何(模具平衡)
    • 多目標(biāo)函數(shù)的流動和幾何優(yōu)化
    • 和VisualDOC(第三方優(yōu)化軟件)的接口
  • 專家系統(tǒng)提供如下考慮:
    • 對不收斂或可能修補(bǔ)方法的診斷
    • 質(zhì)量和能量守恒
    • 如有必要增加迭代
    • 收斂率
    • 如果發(fā)散立即停止運(yùn)行
    • 當(dāng)前所需內(nèi)存
    • 對更多類似仿真要減少CPU時間的技術(shù)推薦
    • 為更好收斂做必要問題設(shè)置的推薦
  • 對設(shè)計用戶提供有限功能的吹模和擠出模版

網(wǎng)格能力

  • 四邊形、三角形、六面體(磚形)、四面體、棱柱體(楔形)、金字塔、混合單元網(wǎng)格、三角形3維殼單元、四邊形3維殼單元
  • P網(wǎng)格(0維、1維、2維、或3維拓?fù)浣M)
  • 允許非一致(不匹配)網(wǎng)格界面
  • 包括常數(shù)、線性、線性不連續(xù)、二次方、較小單元、2X2、4X4的內(nèi)插
  • 讀入Gambit、GeoMESH、FIGEN、POLYMESH、POLYM3D、I-DEAS V12、PATRAN、HyperMesh生成的網(wǎng)格
  • 基于求解的動態(tài)適應(yīng):
    • 三角和四面體網(wǎng)格的一致性適應(yīng)
    • 對所有單元類型的懸掛節(jié)點適應(yīng)和網(wǎng)格嵌套
    • 適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)基于:
      • 模具曲率
      • 自由表面曲率
      • 離模具的距離
      • 變量的局部變化
      • 局部網(wǎng)格變形
      • 用戶定義箱中的較大指定尺寸
  • 網(wǎng)格加密后的求解結(jié)果自動內(nèi)插
  • 網(wǎng)格操作工具(縮放、平移、旋轉(zhuǎn)和合并)
  • 重新劃分網(wǎng)格技術(shù)(變形網(wǎng)格)包括:
    • 高效的2維重劃分網(wǎng)格技術(shù)(SPINES)
    • 穩(wěn)健的2維重劃分網(wǎng)格技術(shù)(優(yōu)化網(wǎng)格、彈性、拉格朗日、托普森)
    • 高效的3維重劃分網(wǎng)格技術(shù)(優(yōu)化網(wǎng)格、流線方向)
    • 全3維方法(托普森、基于彈性的、拉格朗日)
    • 3維殼拉格朗日重劃分網(wǎng)格方法
  • 把不同來源網(wǎng)格合并到單一文件(polyuse)
  • 在線網(wǎng)格信息欄

數(shù)值方法

  • 加速3維粘彈性仿真的張量流向近似(SAFT)方法
  • 基于全非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限元方法
  • 可解耦溫度和/或坐標(biāo)的全耦合/分離求解器
  • 基于幾何分解的直接求解器
  • 代數(shù)多波前求解器
    • Secant 求解器
    • ILU 求解器
  • 迭代求解器
  • 動態(tài)內(nèi)存分配
  • 單精度和雙精度計算
  • 對于粘性的Newton–Raphson 和 Picard迭代格式
  • EVSS(彈性粘性分切應(yīng)力)和DEVSS公式
  • 上風(fēng)(SU), 4X4 SU
  • 時間積分
    • 隱式歐拉
    • 隱式伽遼金
  • Crank–Nicolson

流變學(xué)模型

  • 廣義牛頓流定律包括:
    • 牛頓流(常數(shù))
    • Bird–Carreau
    • Cross
    • Power
    • Carreau–Yasuda
    • Bingham
    • Herschell–Bulkley
    • Log–log
    • Modified Bingham
    • Modified Herschel–Bulkley
    • Modified cross law
  • 溫度相關(guān)性
    • 無相關(guān)性
    • 混合相關(guān)性(多項式)
    • 阿雷尼烏斯近似(一階)
    • 阿雷尼烏斯
    • 阿雷尼烏斯近似剪切應(yīng)力(垂直/水平變換)
    • 阿雷尼烏斯剪切應(yīng)力
    • Fulcher
    • WLF
    • WLF剪切應(yīng)力(垂直/水平變換)
  • 通過UDF定義的其它相關(guān)性
    • 停留時間(聚合物齡)
    • 坐標(biāo)
    • 速度
    • 應(yīng)變率
    • 變形張量率的不變性
    • 壓力
    • 溫度
    • 組分
    • 用戶定義量
  • 對粘度法和流變儀曲線的自動擬合
    • 剪切率vs剪切粘性
    • 模量vs 頻率的損失和存儲
    • 第一范式和第二范式的差別vs 頻率
    • 拉伸粘度(常拉伸率)vs時間
    • 應(yīng)力vs應(yīng)變(常拉伸速度)

粘彈性模型

  • 多模差分粘彈性模型
    • Maxwell
    • Oldroyd–B
    • White–Metzer
    • Phan Thien–Tanner
    • Giesekus
    • FENE P
    • Pom-pom
    • Leonov
    • 用于擠出的簡化粘彈性模型(PFLM)
  • 多模積分粘彈性模型(2維和3維殼):
    • Lodge–Maxwell
    • Doi–Edwards
    • 帶有 Wagner 和Papanastasiou–Scriven–Macosko 阻尼方程(可逆或不可逆)的KBKZ
  • 溫度相關(guān)性
    • 無相關(guān)性
    • 阿雷尼烏斯近似(一階)
    • 阿雷尼烏斯
    • WLF

邊界條件

  • 以笛卡爾坐標(biāo)或柱坐標(biāo)分量大小和方向表示的入口速度,法向和切向分量大小,或用戶指定的局部坐標(biāo)分量
  • 考慮質(zhì)量或體積流量、滑移系數(shù)和流變學(xué)行為后作為預(yù)處理計算的入口速度分布
  • 出口靜壓
  • 指定流量加權(quán)的出口
  • 出口(Vs = 0 and Fn = Cst)
  • 提升力
  • 提升速度
  • 壁面邊界的設(shè)置有:
    • 用笛卡爾分量、旋轉(zhuǎn)速度或局部軸表示的切向壁面速度
    • 包括滑移條件的剪切應(yīng)力
    • 用熱流量、溫度或外部導(dǎo)熱、輻射(發(fā)射率)、混合邊界或用戶指定溫度分布的熱邊界條件
    • Rosseland correction
  • 運(yùn)動邊界(自由表面和交界面),包括:
    • 指定法向力
    • 指定法向速度
    • 空氣阻力
    • 沿著兩種流體界面的滑移
    • 表面張力/界面張力
  • 對稱面、旋轉(zhuǎn)周期和平移周期邊界
  • 軸邊界條件
  • 結(jié)合法向和切向速度指定法向和/或切向力
  • 結(jié)合法向和切向位移(FSI)指定法向和/或切向力
    • 沿著固體(FSI)的膜速度
    • 沿著固體(FSI)的局部滑移
    • 強(qiáng)制節(jié)點位移(FSI)
    • 流動材料和固體材料的熱界面
    • 拉維斯托科斯和達(dá)西定律的界面
    • 層流局部滑移
      • 納維斯定律
      • 庫倫摩擦(用UDF)
      • 閥定律
      • 漸進(jìn)率
      • 要求與溫度相關(guān)的阿累尼烏斯率
    • 沿著運(yùn)動部件(用重疊網(wǎng)格技術(shù))的局部滑移(納維斯定律)
      • 接觸探測
        • 2維力學(xué)接觸
        • 3維力學(xué)接觸
        • 模具傳熱
        • 沿著接觸壁面(納維斯定律)的滑移行為
        • FSI:型坯接觸引起的模具應(yīng)力計算
      • 周期邊界條件
      • 瞬態(tài)邊界條件
      • 對熱成型的溫度編程
      • 用戶用CSV格式指定的邊界分布或圖
      • 用戶用CSV格式指定的初場分布或圖
      • 吹模初始厚度的優(yōu)化

材料屬性

  • 常流體屬性或變流體屬性,包括溫度和組分關(guān)系(數(shù)據(jù)對或分段多項式數(shù)據(jù)),導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、密度
  • 常固體屬性或變固體屬性,包括溫度和組分關(guān)系(數(shù)據(jù)對或分段多項式數(shù)據(jù)),導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、密度
  • 對標(biāo)準(zhǔn)流體和固體(用戶可修改),可使用包含材料屬性的數(shù)據(jù)庫
  • 有標(biāo)準(zhǔn)單位制
  • 固體域中與溫度相關(guān)的熱容和導(dǎo)熱系數(shù)
  • 用戶輸入自定義屬性
  • 材料屬性的自動擬合
  • 重力
  • 慣性項
  • 粘性加熱
  • 熱源
  • 密度隨溫度的變化(Boussinesq假設(shè))
  • 表面張力
  • 楊氏模量
  • 泊松系數(shù)
  • 線性膨脹系數(shù)
  • 結(jié)晶模型
  • Doufas–McHugh
  • Nakamura(通過UDF)

化學(xué)反應(yīng)和燃燒模型

  • 使用下述模型實現(xiàn)的對N個反應(yīng)物向后反應(yīng)的有限速率化學(xué)反應(yīng):
    • 阿累尼烏斯
    • 用戶定義函數(shù)
  • 用戶定義反應(yīng)源項/匯項
  • 物理發(fā)泡模型(PE)
  • 固化模型

用戶定義函數(shù)

  • 用戶物理屬性的定義
  • 定制邊界條件和初場
  • 創(chuàng)建用戶化的后處理變量

并行計算

  • 在共享內(nèi)存系統(tǒng)的所有平臺上支持并行計算
  • 用METIS網(wǎng)格分區(qū)工具實現(xiàn)的域分區(qū)方法

界面、圖形、后處理和報告

  • 后處理中指定單位(單位系統(tǒng)或單個單位)
  • 網(wǎng)格檢查(有效性、質(zhì)量、尺寸),合并、分隔和重新排序
  • 求解器和物理模型設(shè)置的總結(jié)報告
  • 靈活的單位指定(國際單位、英制、用戶指定/混合單位)
  • 質(zhì)量流量、熱流量和化學(xué)組分流量的報告和監(jiān)測
  • 使用重疊網(wǎng)格技術(shù)的力和力矩的報告和監(jiān)測
  • 通過預(yù)定義函數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)
  • 面積分和面平均的計算和報告
  • 體積分和體平均的計算和報告
  • 用戶定義場函數(shù)的計算
  • 梯度計算(矢量和標(biāo)量)和導(dǎo)出變量計算
  • 幾何和求解數(shù)據(jù)的直方圖
  • 數(shù)據(jù)的X-Y量化視圖
  • 數(shù)據(jù)的圖形探測
  • 從大量軌跡中得出定量混合的統(tǒng)計工具(POLYSTAT)
    • 平均和標(biāo)準(zhǔn)差
    • 概率函數(shù)
    • 概率函數(shù)密度
    • 直方圖
    • 百分位數(shù)
    • 變量之間的關(guān)系
    • 分配混合
    • 炭黑解集模型

數(shù)據(jù)輸出

輸出求解數(shù)據(jù)到下述軟件:

  • ANSYS CFD-Post
  • ANSYS LS-DYNA
  • EnSight
  • FIELDVIEW
  • I-DEAS
  • IGES PATRAN
  • CFView
  • FIPOST
  • FLPOST

量化輸出

  • 速度
  • 壓力
  • 溫度
  • 流線
  • 應(yīng)力
  • 特征應(yīng)力
  • 應(yīng)變
  • 粘性
  • 局部剪切應(yīng)變率(云圖和統(tǒng)計分析)
  • 停留時間(云圖和統(tǒng)計分析)
  • 模平衡評價
  • 通過用戶指定邊界的流量
  • 厚度(對殼單元)
  • 滲透率(對殼單元)
  • 膜的重量和體積(吹模和熱成型)
  • 容器的內(nèi)部體積(吹模和熱成型)
  • 容器的重量(吹模和熱成型)
  • 面積伸展率
  • 接觸時間圖
  • 混合指標(biāo)(云圖和統(tǒng)計分析)
  • 總剪切(統(tǒng)計分析)
  • 拉伸(統(tǒng)計分析)
  • 瞬時拉伸效率(統(tǒng)計分析)
  • 時間平均的拉伸效率(統(tǒng)計分析)
  • 隔離尺度(統(tǒng)計分析)
  • 條文厚度(統(tǒng)計分析)
  • 混合指標(biāo)分布(統(tǒng)計分析)
  • 渦度
  • 力、沿著用戶指定邊界的力矩(使用重疊網(wǎng)格技術(shù))
  • 耗散功率
  • 對流熱
  • 沿著用戶指定邊界的熱流量/質(zhì)量流量
  • 材料點跟蹤
  • 使用2維軸對稱配料擠出模擬結(jié)果來生成吹模殼模型
  • 部件厚度計算(玻璃成型)
  • 殘余應(yīng)力(Narayanaswamy)

在線幫助文檔

  • 完整的超文本在線文檔
  • 包括理論和應(yīng)用的用戶指南
  • 特定模型案例的教程
  • 在線連接用戶服務(wù)中心
  • 在線初學(xué)者入門
  • 部分日文版在線幫助

支持的硬件

ANSYS Polyflow支持Windows 32位和 64位機(jī)器的單機(jī)和并行計算。