Exemple de maillage

Comment mailler avec FloEFD

Introduction au maillage

La création d’un maillage de haute qualité est l’un des facteurs les plus critiques à prendre en compte pour assurer la précision de la simulation. C’est un des points consommateurs de temps lors de la mise en place d’une étude pour des logiciels de calcul autres que FloEFD.

C’est pourquoi l’une des 7 technologies clés de FloEFD réside dans sa capacité à produire un maillage rapide, automatique et adaptatif. Cet article va vous permettre de comprendre comment le maillage est conçu sur FloEFD à travers son maillage initial, ses critères de raffinements, son maillage automatique et son maillage adaptatif.

Dans le processus de génération de maillage, le domaine de calcul est divisé en cellules rectangulaires de forme parallélépipédique, qui forment le maillage basique. Ensuite, en utilisant des informations sur la géométrie du modèle, les conditions aux limites spécifiées et les objectifs, FloEFD construit ensuite le maillage au moyen de divers raffinements.

Maillage global

Automatique

Fonctionnement du maillage de FloEFD

FloEFD crée automatiquement le maillage dans le domaine de calcul. Le domaine de calcul correspondant est généré sous la forme d’un parallélépipède rectangle renfermant le modèle. Ses limites sont parallèles aux plans du système de coordonnées global.

Tout d’abord, pour spécifier les valeurs des paramètres régissant la procédure automatique de construction du maillage de calcul initial, il faut spécifier le Maillage global. Dans l’arborescence d’analyse de FloEFD, cliquer droit sur Maillage global et sélectionner Modifier la définition.

Afin de créer le Maillage global, le domaine de calcul est tout d’abord divisé en tranches par les plans du système de coordonnées, de façon à obtenir un Maillage de base constitué de cellules rectangulaires. Les cellules de ce Maillage basique sont ensuite sous-divisées en cellules rectangulaires plus petites afin de mieux résoudre la géométrie solide.

Paramètres du maillage global automatique

Paramètres du maillage automatique
Paramètres du maillage automatique

Dans le maillage automatique, il y 7 niveaux paramétrables. Plus le niveau du maillage est élevé, plus le maillage sera fin (voir figure ci-dessous). Le passage d’un niveau de maillage au suivant est réalisé en divisant chacune des cellules en 4 nouvelles cellules.

Les différents niveaux du maillage
Les différents niveaux du maillage

La taille d’intervalle minimale est un paramètre régissant le maillage qui permet à FloEFD de détecter les géométries de petites tailles non reconnues automatiquement. Sa valeur influe sur la taille d’une cellule caractéristique et, associé au niveau du maillage initial, régis le nombre total de cellules générées du maillage.

Il faut noter que ce paramètre est appliqué à l’ensemble du domaine de calcul, et non pas seulement pour l’intervalle spécifié. La saisie de la taille minimale d’intervalle est importante lorsque vous avez de petites géométries réparties dans tout le domaine de calcul. Si de petites géométries sont présentes seulement dans une partie du domaine de calcul, il vaut mieux recourir à un maillage local.

L’épaisseur minimale de la paroi doit être spécifié uniquement s’il y a des cellules de fluide de chaque côté d’une petite fonction solide. FloEFD calcule la taille d’intervalle minimale par défaut et l’épaisseur de paroi minimale en utilisant des informations sur les dimensions globales du modèle, le domaine de calcul, et des faces sur lesquels vous spécifiez des conditions et des objectifs.

Manuel

Les paramètres du maillage peuvent aussi être définis manuellement. Cela sera utile lorsque l’on souhaite optimiser le maillage ou que l’on n’est pas satisfait du maillage donné par le maillage automatique.

Il faut pour cela activer le bouton Manuel dans le maillage global. On obtient l’interface suivante. Augmenter le raffinement pour chacune des options suivantes augmentera d’un niveau supplémentaire le maillage initial pour les cellules concernées.

Critères de raffinement pour le maillage global manuel
  1. On peut donner le nombre de cellules que l’on souhaite avoir dans chacune des directions de base.
  2. Vous pouvez compresser et/ou allonger le maillage de base dans des régions et directions spécifiées. Pour cela, il vous faut définir la position de certains plans du maillage de base, appelés Plans de contrôle, ainsi que le pas de maillage, c’est-à-dire le nombre de cellules entre deux plans de maillage voisins. Les nombres totaux des cellules du maillage basique aux directions X, Y et Z sont conservés.
  3. Avec l’option suivante, il est possible de raffiner les cellules contenant seulement du fluide, seulement du solide ou les cellules à l’interface fluide/solide.
  4. Le raffinement des canaux permet d’augmenter le nombre de cellules dans les zones étroites de la géométrie. Ces zones étroites sont définies grâce à leur hauteur minimum et/ou maximum.
  5. Grâce au raffinement avancé, vous pouvez définir le maillage aux interfaces entre les substances. Cela permet d’affiner les petites fonctions solides et/ou les surfaces courbes.
  6. La dernière option permet d’afficher le niveau de raffinement. Cela vous permet de choisir le niveau de maillage que vous souhaitez.
Résultats des différentes options de raffinement du maillage
Résultats des différentes options de raffinement du maillage

Maillage local

Interface pour la création d'un maillage local
  • La boîte de dialogue Maillage local permet de spécifier un maillage initial dans une région locale du domaine de calcul pour résoudre plus efficacement la géométrie spécifique du modèle et/ou les particularités de l’écoulement (et/ou du transfert thermique dans les solides) dans cette région, qui ne peuvent pas être résolus correctement via les paramètres de maillage initial global. Cela est valable par exemple lorsque dans votre modèle vous avez de grandes zones qui peuvent être maillées grossièrement et une autre zone avec de petits éléments qui nécessite un maillage plus fin. Pour cela, dans l’arborescence d’analyse de FloEFD, cliquer droit sur Maillage et sélectionner Insérer le maillage local.

La région locale peut être définie par une pièce (qui sera désactivée dans le contrôle des composants si celle-ci est dans la région fluide), une face, une arête ou un sommet, ou par des formes géométriques simples telles que les cubes, les cylindres ou les sphères. Vous pouvez spécifier le maillage local de la même manière que le maillage initial global manuel (en résolvant les petites fonctions solides, la courbure de l’interface et en raffinant le maillage des canaux étroits). Les paramètres de maillage locaux sont appliqués à toutes les cellules intersectées par la pièce, la face, l’arrête ou le sommet sélectionné. Attention, deux maillages locaux ne peuvent se chevaucher.

Raffinement automatique du maillage

L’objectif du raffinement automatique du maillage est d’augmenter la densité du maillage là où le fluide subit des variations de paramètres importantes et de diminuer celles des zones non affectées. Celui-ci va être appliqué au maillage (et donc avec le niveau de raffinement) réalisé avant le calcul, et non sur le maillage basique défini avant le calcul.

En ayant spécifié un niveau de raffinement pour le maillage global (ou pour un maillage local), cela peut ne pas être suffisant pour capter tous les évènements dans le domaine de calcul. Donc, afin d’améliorer le résultat là où cela est nécessaire, il est possible d’activer le raffinement automatique du maillage pendant le calcul. Cela peut s’appliquer au maillage global, et/ou si vous avez spécifié un maillage local, à ce maillage local. Cela permet de raffiner le maillage seulement dans les zones critiques et donc d’obtenir une précision importante pour les résultats sans augmenter considérablement le temps de calcul.

Pour cela :

Paramètres pour le raffinement automatique du maillage
Paramètres pour le raffinement automatique du maillage
  1. Cliquer sur Exécuter dans le bandeau de FloEFD et choisir Paramètres de contrôle du calcul.
  2. Aller dans l’onglet Raffinement
  3. Dans Domaine global, choisir le niveau de raffinement supplémentaire voulu : cela correspond au nombre de fois que FloEFD va redécouper une cellule qui a déjà été créée dans le maillage.
  4. Dans les Paramètres de raffinements, vérifier que la Stratégie de raffinement est bien définie à Tabulaire.
  5. Il est possible (et conseillé) de limiter le nombre de cellules.
  6. Pour modifier la table de raffinement, commencer par vérifier que l’unité est Transfert. Puis cliquer sur le bouton de définition de la table de raffinement.
  7. Dans la nouvelle fenêtre qui vient de s’ouvrir, Ajouter une ligne.
Table de raffinement du maillage automatique
Table de raffinement du maillage automatique
  1. Indiquer une valeur dans la nouvelle colonne créée, par exemple 2. Cela veut dire que le raffinement automatique du maillage se produira lorsque le nombre de transfert atteindra 2.
  2. Cliquer sur OK. Aller à l’onglet Finalisation.
  3. Sous les conditions de fin du calcul, vérifier que le raffinement est bien coché.
  4. Désactiver Transfert puis valider.

Recommandations pour le maillage

Afin de créer un nouveau maillage, vous devez commencer par mailler grossièrement puis affiner si nécessaire. Augmenter le niveau de maillage peut rapidement augmenter le nombre de mailles créé.

Qu’est ce qu’un bon maillage ?

En pratique, il n’existe pas de règles précises générales pour dire si un maillage est bon ou mauvais. Cela dépend de l’application, de la géométrie, de ce que l’on cherche à observer… Cependant, si les règles suivantes sont appliquées, on se rapproche d’un bon maillage :

  • Un maillage fin qui représente bien la géométrie dans les régions à fort gradient.
  • Une transition en douceur entre les parties maillage à fin et les parties à maillage grossier : les mailles de très petites dimensions ne doivent pas être voisines de mailles de très grandes dimensions. Il doit y avoir une transition dans la taille des mailles entre les 2.
  • Minimiser le nombre total de maille, le but étant d’obtenir un temps de calcul minimum tout en conservant une précision suffisante grâce à un maillage suffisamment précis.

Qualité du maillage

Il existe des outils de visualisation sous FloEFD qui permettent de visualiser les mailles de mauvaises qualités. Ceux-ci sont accessibles grâce aux étapes suivantes :

  1. Sous Résultats, clic droit sur Maillage et choisir Insérer…
  2. Sous Affichage, sélectionner Cellules
  3. Vous pouvez ainsi choisir d’afficher soit les cellules ajustées, soit les cellules irrégulières.
  4. Une fois localisé ces cellules, il ne vous reste plus qu’à modifier le maillage dans cette zone afin d’obtenir un meilleur maillage.
Affichage des mailles de mauvaise qualité
Affichage des mailles de mauvaise qualité

Ces cellules sont toujours des cellules contenant au moins une interface fluide/solide. Les cellules irrégulières ne peuvent pas déterminer la position de l’interface entre deux substances. Elles sont donc remplies de l’une des substances et l’interface n’est pas prise en compte. Les cellules ajustées peuvent être :

  • Soit les cellules voisines de cellules irrégulières,
  • Soit contenir l’extrémité d’une paroi mince qui a été tronquée.

Mauvais contacts

Certaines géométries ont besoin d’être modifiées afin d’obtenir un maillage correct. Le chemin du flux de chaleur ne peut pas être une ligne ou un point. Les contacts entre solides représentés ci-dessous ne sont pas bons. Afin de représenter ces géométries, FloEFD va créer de petite géométrie pour améliorer les contacts entre solides.

Mauvais contact entre géométrie
Mauvais contact entre géométrie
Amélioration des contacts entre solides
Amélioration des contacts entre solides

Nouveautés Solid Edge Simulation 2020

Solid Edge 2020

Licence

Des modifications ont été apportées aux produits de simulation pour Solid Edge 2020. Ces modifications sont conçues pour fournir des solutions plus évolutives et flexibles répondant aux besoins de simulation uniques de chaque client. Outre l’ajout de nouvelles fonctionnalités telles que la cinématique multi-corps et la réponse harmonique, l’offre de simulation est maintenant scindée en trois niveaux de licences :

Description des niveaux de licence de Simulation
Description des niveaux de licence de Simulation

Le premier niveau est inclus dans la licence premium qui perd certaines fonctionnalités avancées par rapport à SE 2019 mais permet désormais de faire des études cinématiques (motion). Puis deux autres niveaux de licences « Standard » et « Advanced » permettent de faire des études de simulation plus poussées.

Transition 2019 vers 2020

Les clients Solid Edge Premium 2019 ou Simulation ont la possibilité de remplacer leur produit de simulation par n’importe lequel des 2 autres niveaux de licences. Le logiciel ne sera pas facturé pendant la période de migration, mais le client devra payer les nouveaux tarifs de maintenance lorsque sa période de renouvellement de maintenance arrivera.

Client 2019Migration par défaut vers 2020Migration optionnelle vers 2020
Solid Edge PremiumSolid Edge Premium 2020 et Simulation StandardSolid Edge Premium 2020 et Simulation Advanced
Solid Edge SimulationSimulation Advanced

Analyse de réponse dynamique

Analyse de réponse dynamique
Analyse de réponse dynamique

L’étude de la réponse en fréquence harmonique est disponible pour évaluer les effets de vibrations sur la structure à des fréquences harmoniques spécifiques.

  • L ‘analyse de la réponse en fréquence harmonique a pour objectif de déterminer la réponse optimale en régime permanent à une série dynamique d’oscillations à ces fréquences.
  • En examinant le niveau de réponse dynamique à chaque fréquence, tel que le déplacement, nous pouvons identifier des plages importantes devant faire l’objet d’une attention particulière afin d’éviter toute défaillance structurelle ou mécanique.
  • Les résultats peuvent être utiliser pour prédire si un produit, équipement ou structure peut résister aux effets prolongés causés par les vibrations, telles que la résonance, la fatigue et les déplacements.

–        Exemples :

  • Vibrations provoquées par une machine rotative non équilibrée
  • Oscillations d’une grande cheminée dues à la formation de tourbillons dans un vent constant
  • Mouvement vertical d’une voiture sur une chaussée sinusoïdale

Transfert de chaleur

  • La boîte de dialogue des options de transfert de chaleur transitoire est simplifiée : il suffit de rentrer le pas de temps pour les résultats et le nombre de résultats s’affichent.
  • Un pas de temps adaptatif a été ajouté.
Options de transfert de chaleur
Options de transfert de chaleur

Deux nouveaux types de connecteurs thermiques sont disponibles : thermique et collage thermique. Ils permettent de définir la conductance thermique entre deux pièces.

Connecteurs thermiques
Connecteurs thermiques

Pour l’étude couplée thermique + statique, les connecteurs sans pénétrations sont maintenant disponibles.

Solution cinématique

Solid Edge Cinématique
Solid Edge Cinématique

Les fonctionnalités pour effectuer une simulation cinématique sont disponibles avec Simulation.

Solid Edge Cinématique crée des pièces mobiles directement à partir de vos composants d’assemblage et des liaisons à partir de contraintes d’assemblage.

Cette nouvelle fonctionnalité de Solid Edge Simulation permet d’obtenir :

  • Une méthode fiable pour la définition des conditions de chargement,
  • Des analyses sur différents scénarios de fonctionnement d’un système,
  • Les forces s’appliquant sur les pièces, qu’il est possible de transférer dans des analyses par éléments finis,
  • Toutes les données nécessaires à un ingénieur pour dimensionner les liaisons d’un système (déplacement, vitesse, accélération, forces).

Post-traitement

  • Enregistrement des graphiques dans l’étude avec les résultats. Ils sont également disponibles dans les rapports.
Graphique de la température en fonction du temps
Graphique de la température en fonction du temps
  • Il est possible de cacher/afficher les pièces pendant le traitement des résultats.
Afficher/cacher des pièces pendant le traitement des résultats
Afficher/cacher des pièces pendant le traitement des résultats

Vérification d’équilibre : C’est un moyen simple et rapide de vérifier la validité de la simulation. Les utilisateurs peuvent voir la valeur de la différence entre la force d’entrée totale et la force de réaction totale pour le contrôle à l’équilibre (analyse de contrainte linéaire). Les résultats peuvent être ajoutés à un rapport. Si la plupart de ces valeurs sont égales ou proches de zéro, l’étude est considérée comme étant à l’équilibre (en régime permanent).

Vérification d'équilibre
Vérification d’équilibre

Pré-traitement

Les conditions aux limites et de chargements peuvent être variables dans le temps :

  • Pour les études de transfert de chaleur transitoire, un tableau de fonctions peut être utilisé pour définir une charge thermique appliquée à des taux variables tout au long de la simulation.
  • Pour une étude de réponse dynamique, une table de fonctions peut être utilisée pour définir une force structurelle appliquée à des vitesses variables sur différentes fréquences ou appliquer une force d’amortissement structurelle variable pour tenir compte de l’énergie dissipée.
Chargements thermiques variables dans le temps
Chargements thermiques variables dans le temps

Les connecteurs ont une meilleure visibilité. Grâce aux nouvelles options l’utilisateur peut choisir d’afficher:

  • uniquement les pièces de la connexion,
  • la pièce source ou la pièce cible individuellement,
  • toutes les pièces non liées dans l’assemblage en mode transparent ou en mode masqué

Maillage

Une nouvelle section Options de préparation de la géométrie est disponible dans la boîte de dialogue Options de maillage. Cette section indique que l’algorithme de maillage avancé sera utilisé pour extraire la géométrie requise et que les petites faces / arêtes situées en dessous de la valeur définie par l’utilisateur doivent être ignorées. Cela augmente les chances que le modèle puisse être maillé.

Options de maillage
Options de maillage

Un zoom permet de mieux visualiser les mailles de mauvaise qualité. Ces mailles sont identifiées et répertoriées. L’utilisateur peut alors zoomer sur une zone particulière.

Mailles de mauvaise qualité
Mailles de mauvaise qualité

Le maillage est supprimable par un simple clic droit dans l’arborescence.

Divers

  • Les résultats ne sont plus automatiquement ouverts lors de l’ouverture du fichier Solid Edge. Cela permet à Solid Edge d’ouvrir 5 fois plus vite un fichier contenant une étude de simulation.
  • Il est possible de décharger les résultats d’une simulation afin d’alléger le fichier.

Simulation Express devient Simulation Basique

Simulation Express n’existe plus dans la version 2020. Elle est remplacée par Simulation Basique. La commande Simulation Express est toujours disponible, mais elle n’est plus utilisable pour créer de nouvelles études, seulement pour consulter les résultats des études Simulation Express déjà créées. Lorsque la commande Simulation Express est activée, l’utilisateur est invité à migrer l’étude existante vers Solid Edge Simulation ou à créer une nouvelle étude. Au cours du processus de migration, il est possible de supprimer l’étude Simulation Express d’origine, qui inclut les résultats. Il est recommandé de procéder ainsi car les résultats de Simulation Express sont stockés dans le fichier pièce, ce qui peut augmenter la taille du fichier. Les résultats de Solid Edge Simulation sont stockés séparément dans un fichier .ssd.

Les fonctionnalités de Simulation Basique sont disponibles dans toutes les licences Solid Edge valides. Sans licence Solid Edge Simulation spécifique, les utilisateurs ont accès aux fonctionnalités de simulation basique ci-dessous :

  • Création d’une étude par document
  • Étude d’une pièce ou de tôle, mais pas d’un assemblage.
  • Types d’étude – Linéaire statique ou Mode propres (les 4 premiers modes)
  • Charges – force ou pression
  • Contraintes – Fixe
  • Types de maillage disponibles – Tétraédrique ou Surface (Ajustement de la taille du maillage de grossier à fin)
  • Tracés des résultats – Contraintes, déplacement, facteur de sécurité
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