CN112597680A - 一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法 - Google Patents
一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112597680A CN112597680A CN202011523969.9A CN202011523969A CN112597680A CN 112597680 A CN112597680 A CN 112597680A CN 202011523969 A CN202011523969 A CN 202011523969A CN 112597680 A CN112597680 A CN 112597680A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- finite element
- parameters
- sanitary ware
- grid
- command stream
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 238000011112 process operation Methods 0.000 claims description 5
- 230000034563 regulation of cell size Effects 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 17
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012356 Product development Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/28—Design optimisation, verification or simulation using fluid dynamics, e.g. using Navier-Stokes equations or computational fluid dynamics [CFD]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
- G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2113/00—Details relating to the application field
- G06F2113/08—Fluids
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Algebra (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Bidet-Like Cleaning Device And Other Flush Toilet Accessories (AREA)
Abstract
本发明涉及一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法，属于有限元分析领域，用于解决卫浴洁具自动化建模水平低，设计分析效率低，产品开发周期长的问题。本发明通过将已有的卫浴洁具几何模型导入，并设置网格划分相关参数，自动生成卫浴洁具的有限元模型，提高了通过有限元软件进行网格划分的效率；并通过给定的计算条件相关参数，显示有限元分析结果，免去了在CFD软件中进行大量参数设置的复杂流程。本发明提供了自动化的有限元分析方法，简化了卫浴洁具冲水过程的有限元分析过程，提升了分析效率，缩短了开发周期。
Description
技术领域
本发明涉及有限元分析领域，具体涉及一种卫浴洁具的自动化有限元分析方法。
背景技术
随着计算机技术的发展，卫浴洁具的设计过程中，有限元仿真分析技术已经被广泛应用。采用有限元分析的方法所需的设备少；试验时间短；需要的人力少节省大量试验费用；并且试验结果的精确度高；结果的表示形式多样更直观明了。
建立有限元网格模型的过程称为有限元建模，它是整个有限元分析过程的关键，模型合理与否将直接影响计算结果的精度、计算时间的长短、存储容量的大小以及计算过程能否完成。
目前，使用现有技术进行卫浴洁具有限元分析的前处理过程，首先需要通过三维建模软件建立卫浴洁具的三维模型，然后将模型导入有限元分析软件并手动划分网格，涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选网格的密度等多种参数，对操作人员专业要求较高，同时建模过程中的诸多细节操作耗时较长且易出错。
发明内容
本发明用于解决卫浴洁具自动化建模水平低，设计分析效率低，产品开发周期长的问题，提供了一种应用于坐便的自动化有限元分析方法，简化了卫浴洁具冲水过程的有限元分析过程。
本发明通过将已有的坐便器几何模型导入，并设置网格划分相关参数，自动生成坐便器的有限元模型，提高了通过有限元软件进行网格划分的效率；并通过给定的计算条件相关参数，显示有限元分析结果，免去了在CFD软件中进行大量参数设置的复杂流程。
具体如下：
(1)卫浴洁具模型导入：在操作界面中选择卫浴洁具的类型，导入三维几何模型模块；
(2)有限元网格划分参数设置：根据卫浴洁具的类型和实际需求，对卫浴洁具的各个三维几何模型模块分别进行网格划分参数设置，其中包括：单元形状控制参数、单元尺寸控制参数；
(3)APDL命令流文件自动生成：将步骤(2)中设置的参数、网格划分过程操作转换为APDL操作命令，并生成APDL命令流文件；
(4)有限元网格划分：根据步骤(3)中生成的ADPL命令流文件，调用有限元分析软件执行命令流文件，最终生成CBD网格文件；
(5)网格划分结果显示：后台运行Ansys读取CBD网格文件，显示网格模型的预览图、网格数量以及网格质量参数；设计人员根据计算结果，重新进行步骤(2)进行参数调整，重复步骤(2)到步骤(5)直到生成符合要求的网格划分结果；
(6)有限元计算参数设置：根据卫浴洁具的类型和实际需求，自动对卫浴洁具的各个模块分别进行有限元计算参数设置；
(7)Journal命令流文件自动生成：将步骤(6)中设置的参数、网格划分过程操作转换为Journal操作命令，并生成Journal命令流文件
(8)有限元计算结果显示：通过PictureBox控件读取并显示显示步骤(8)中的Fluent计算结果截图。
有益效果
本发明提供了一种针对于卫浴洁具的自动化有限元网格建模方法，使操作人员完全避开了对有限元网格建模软件的繁琐操作，大大降低了对操作者专业软件技能的要求，提高了设计分析效率，缩短了产品开发周期，实现了自动建模，本方法可广泛应用于卫浴洁具的工程设计和仿真测试。
附图说明
图1本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式：
(1)卫浴洁具模型导入：在操作界面中选择卫浴洁具的类型为座便器，此时需要导入的三维几何模型模块分别为：水箱、座圈、水包、管道，将上述模块的三维几何模型分别导入
(2)有限元网格划分参数设置：根据卫浴洁具的类型和实际需求，对卫浴洁具的各个模块分别进行网格划分参数设置，其中包括：单元形状控制参数、单元尺寸控制参数
由于卫浴洁具的几何模型一般较大，并且几何形状较为复杂，考虑到计算时间、精度等因素，需采用结构网格与非结构网格混合进行网格划分：针对虹吸式坐便器，需要将坐便器形状较为规则的模块的网格单元形状设置为六面体机构网格，将坐便器形状较不规则的模块的网格单元形状设置为四面体非结构网格。因此，由于水箱的形状较为规则，将其单元形状控制参数设置为六面体结构网格；座圈、水包、管道等单元形状控制参数设置为四面体非结构网格。
对于不同模块，网格划分的稀疏程度也应当不同：在计算敏感区,如水包、管道，参数变化梯度大，网格太稀则不能捕捉流场的重要信息；在非计算敏感处,如水箱、座圈，网格太密则耗用计算时间，故应采用较稀网格。因此，将水包、管道的单元尺寸控制参数设置为较密：30-50万网格；将水箱、座圈的单元尺寸控制参数设置为较疏：10-30万网格。
(3)APDL命令流文件自动生成：将步骤(2)中设置的参数、网格划分过程操作转换为APDL操作命令，并生成APDL命令流文件，具体实施步骤如下：后台自动根据APDL命令流编程规范将步骤(2)中设置的参数、默认参数、网格划分过程的操作以操作命令的形式转换为APDL操作命令，然后通过C#调用System.IO库来创建ADPL命令流文件
(4)有限元网格划分：根据步骤(3)中生成的ADPL命令流文件，调用有限元分析软件执行命令流文件，最终生成CBD网格文件，具体实施步骤如下：后台自动使用WinExec函数调用Ansys运行在批处理模式下，然后调用Ansys运行步骤(3)中生成的APDL命令流文件，实现Ansys自动对卫浴洁具几何模型的网格划分，最终生成CBD网格文件
(5)网格划分结果显示：后台运行Ansys读取CBD网格文件，显示网格模型的预览图、网格数量以及网格质量参数：Skewness、Jacobian Ratio；设计人员根据计算结果，可以选择重新进行步骤(2)的参数进行调整，重复步骤(2)到步骤(5)直到生成符合要求的网格划分结果
(6)有限元计算参数设置：根据卫浴洁具的类型和实际需求，自动对卫浴洁具的各个模块分别进行有限元计算参数设置，其中包括：流体属性参数：各相的粘度、密度；边界条件参数：工作压力及参考压力点位置、压力入口及压力出口位置、重力加速度。有限元计算主要考虑冲水过程
具体的参数设置方法如下：
对于流体属性参数：
座便器冲水过程中，水箱内液体为清水，其密度和粘度分别为998.203kg/L和1.087*10-3(Pa·s)；为了方便模拟计算，将水封内液体视为等效污物，设计人员根据需要设置其动力粘度；其余位置为空气，其动力粘度为1.81*10-5(Pa·s)。
对于边界条件参数：
工作压力为大气压,即101.325KPa，参考压力点定义在水箱顶部；定义水箱入口、水封上方为压力入口，管道出口为压力出口；重力加速度为9.80665m/s2。
(7)Journal命令流文件自动生成：将步骤(6)中设置的参数、网格划分过程操作转换为Journal操作命令，并生成Journal命令流文件，具体实施步骤如下：
后台自动根据Journal命令流编程规范、步骤(4)中的网格文件、步骤(6)中设置的有限元计算参数、有限元计算的操作、截取Fluent计算结果的操作以操作命令的形式转换为Journal操作命令，然后通过C#调用System.IO库来创建Journal命令流文件有限元仿真计算：根据步骤(7)中生成的Journal命令流文件，调用有限元分析软件执行命令流文件，最终生成Flunent数据文件Fluent计算结果截图，具体实施步骤如下：
后台使用WinExec函数调用Fluent运行在批处理模式下，调用Fluent运行步骤(7)中生成的Journal命令流文件，实现操作Fluent自动对卫浴洁具进行有限元仿真计算，最终生成Fluent数据文件、Fluent计算结果截图；其中，数据文件是Fluent软件计算所得的结果导出的文件，Fluent计算结果截图包括：流体初始相位图、不同时刻的流动情况图、管道相关图像(流体流线图、流体速度矢量图、流体静压分布图)、管道入口截面速度曲线图、管道出口截面速度曲线图、管道入口截面压强曲线图、管道出口截面压强曲线图
(8)有限元计算结果显示：通过PictureBox控件读取并显示显示步骤(8)中的Fluent计算结果截图。
Claims (5)
1.一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)卫浴洁具模型导入：在操作界面中选择卫浴洁具的类型，导入三维几何模型模块；
(2)有限元网格划分参数设置：根据卫浴洁具的类型和实际需求，对卫浴洁具的各个三维几何模型模块分别进行网格划分参数设置，其中包括：单元形状控制参数、单元尺寸控制参数；
(3)APDL命令流文件自动生成：将步骤(2)中设置的参数、网格划分过程操作转换为APDL操作命令，并生成APDL命令流文件；
(4)有限元网格划分：根据步骤(3)中生成的ADPL命令流文件，调用有限元分析软件执行命令流文件，最终生成CBD网格文件；
(5)网格划分结果显示：后台运行Ansys读取CBD网格文件，显示网格模型的预览图、网格数量以及网格质量参数；设计人员根据计算结果，重新进行步骤(2)进行参数调整，重复步骤(2)到步骤(5)直到生成符合要求的网格划分结果；
(6)有限元计算参数设置：根据卫浴洁具的类型和实际需求，自动对卫浴洁具的各个模块分别进行有限元计算参数设置；
(7)Journal命令流文件自动生成：将步骤(6)中设置的参数、网格划分过程操作转换为Journal操作命令，并生成Journal命令流文件
(8)有限元计算结果显示：通过PictureBox控件读取并显示显示步骤(8)中的Fluent计算结果截图。
2.根据权利要求1所述的一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法，其特征在于，步骤(1)所述的三维几何模型模块包括：水箱、座圈、水包、管道。
3.根据权利要求1所述的一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法，其特征在于，步骤(2)用结构网格与非结构网格混合进行网格划分：针对虹吸式坐便器，将坐便器形状规则的模块的网格单元形状设置为六面体机构网格，将坐便器形状较规则的模块的网格单元形状设置为四面体非结构网格；
网格划分的稀疏程度不同：在计算敏感区，单元尺寸控制参数设置为30-50万网格；非计算敏感处，单元尺寸控制参数设置为10-30万网格。
4.根据权利要求1所述的一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法，其特征在于，步骤(5)所述的网格质量参数包括：Skewness、Jacobian Ratio。
5.根据权利要求1所述的一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法，其特征在于，步骤(6)所述有限元计算参数包括流体属性参数和边界条件参数，其中，流体属性参数包括各相的粘度、密度；边界条件参数包括工作压力及参考压力点位置、压力入口及压力出口位置、重力加速度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011523969.9A CN112597680B (zh) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | 一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011523969.9A CN112597680B (zh) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | 一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112597680A true CN112597680A (zh) | 2021-04-02 |
| CN112597680B CN112597680B (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=75199920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011523969.9A Active CN112597680B (zh) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | 一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112597680B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113863450A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-12-31 | 惠达卫浴股份有限公司 | 一种普通机械坐便器的冲洗过程采集系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016169249A1 (zh) * | 2015-04-21 | 2016-10-27 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种高速行驶交通工具仿真模型前处理模板及处理方法 |
| CN107066676A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-08-18 | 北京航空航天大学 | 一种基于卫星板壳结构的有限元自动化建模方法 |
| CN111460715A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-28 | 华南理工大学 | 一种基于apdl语言的自然补偿器静力学分析方法 |
-
2020
- 2020-12-21 CN CN202011523969.9A patent/CN112597680B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016169249A1 (zh) * | 2015-04-21 | 2016-10-27 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种高速行驶交通工具仿真模型前处理模板及处理方法 |
| CN107066676A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-08-18 | 北京航空航天大学 | 一种基于卫星板壳结构的有限元自动化建模方法 |
| CN111460715A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-28 | 华南理工大学 | 一种基于apdl语言的自然补偿器静力学分析方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113863450A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-12-31 | 惠达卫浴股份有限公司 | 一种普通机械坐便器的冲洗过程采集系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112597680B (zh) | 2023-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110717214B (zh) | 一种基于图形化编程的疏浚工程建构筑物参数化建模方法 | |
| CN101956711B (zh) | 一种基于cfd的离心泵多工况水力优化方法 | |
| CN115906718B (zh) | 一种旋转机械cfd系统 | |
| CN112597680B (zh) | 一种应用于卫浴洁具的自动化有限元建模方法 | |
| CN108763741A (zh) | 一种液压软管流固耦合数值预测方法 | |
| CN110705189A (zh) | 一种沉淀气浮池气浮区流体力学模型的建立方法 | |
| CN110096758A (zh) | 一种枢纽工程泄洪消能工参数化动态设计方法 | |
| CN113190938A (zh) | 一种快速建立市政管网参数化模型的方法、系统及介质 | |
| CN114662254A (zh) | 一种基于空间变换批量生成排水管网三维模型的方法 | |
| CN114925624B (zh) | 一种天然河道三维水流数值模拟方法 | |
| CN114936484A (zh) | 一种城市公园生态水系统效能设计模拟分析方法 | |
| CN105631135B (zh) | 基于abaqus基坑开挖快速建模分析系统及其应用方法 | |
| CN101655884B (zh) | 一种自动绘制冲压模具修边线的方法 | |
| CN113221474B (zh) | 考虑颗粒形状的cfd-dem模拟渗流侵蚀破坏的方法 | |
| CN102360400B (zh) | 自动模拟计算多方案城市大型缓流景观水体流态的设计方法 | |
| CN116029182A (zh) | 一种流固耦合网格建模以及流固双向耦合计算方法 | |
| CN116204956A (zh) | 竖缝式鱼道池室隔板结构优化方法和装置 | |
| CN113609732B (zh) | 一种蒸汽发生器管束支承板区域数值模拟计算方法 | |
| CN110704916B (zh) | 基于bim技术的大型复杂三维地质模型网格粗化方法 | |
| CN115640762A (zh) | 湖泊流域水文模型watlac-e构建方法及构建系统 | |
| CN115729830A (zh) | 一种模型在环的仿真测试方法、装置、设备及介质 | |
| CN115563894A (zh) | 一种复杂分层及拼接数字岩心的渗透率预测方法 | |
| CN113962125B (zh) | 一种基于les-pbm模型的气液混合器的设计方法 | |
| CN113221209A (zh) | 潜流湿地bim模型创建方法及潜流湿地施工方法 | |
| CN112231877A (zh) | 模拟核电厂第一跨厂房泄洪方案的方法和装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |