DesignModeler简明教程_.pdf

1、1-1 DesignModeler简明教程简明教程 Introduction 1-2 Training Manual 课程目标课程目标 教会用户教会用户DesignModeler在以下方面的使用在以下方面的使用:总体上理解用户界面总体上理解用户界面 建立草图与指定尺寸流程、方法、步骤、程序建立草图与指定尺寸流程、方法、步骤、程序 3D几何体创建与修改流程几何体创建与修改流程 导入导入CAD几何体操作、使用几何体操作、使用3D操作形成流场区域操作形成流场区域 参数化建模参数化建模 Introduction 1-3 Training Manual ANSYS CFD总体模块总体模块 CFX-Pre

2、 CFX-Solver FLUENT Setup/Solve/Post DesignModeler ANSYS Meshing CFD-Post ANSYS Workbench ANSYS CAD Plug-in CAD System 后处理后处理 CAD 几何处理几何处理 网格划分网格划分 前处理前处理 求解计算求解计算 ICEM CFD Introduction 1-4 Training Manual ANSYS Workbench概述概述 ANSYS Workbench是什么是什么?所有所有 ANSYS应用软件的集成平台应用软件的集成平台致力于多场耦合的开发和研究致力于多场耦合的开发和研

3、究 DesignModeler,Meshing,FLUENT,CFX,CFD-Post,项目管理项目管理 易于再利用和共享工作流程易于再利用和共享工作流程 连接几何、网格和后处理连接几何、网格和后处理 工作流程自动化工作流程自动化 全系统参数化管理全系统参数化管理 Introduction 1-5 Training Manual 工具箱工具箱 大多数情况下大多数情况下 Workbench 的图形用户界的图形用户界面主要分成两部分面主要分成两部分（一会我们将看到其（一会我们将看到其它可选的部分）它可选的部分）工具箱包括工具箱包括4个子组个子组:Analysis systems:可用在示意图中的预

4、定义的可用在示意图中的预定义的模板。模板。Component systems:可存取多种程序来建立可存取多种程序来建立和扩展分析系统。和扩展分析系统。Custom Systems:为耦合应用预定义分析系统为耦合应用预定义分析系统(FSI,thermal-stress等等)。用户也可以建立自己。用户也可以建立自己的预定义系统。的预定义系统。Design Exploration:参数管理和优化工具。参数管理和优化工具。Introduction 1-6 Training Manual.Workbench文档管理文档管理 目录结构目录结构:dpn:是设计点文件目录，这实质上是特定分析的所有参是设计点文

5、件目录，这实质上是特定分析的所有参数的状态文件，在单分析情况下只有一个数的状态文件，在单分析情况下只有一个dp0目录。目录。global:包含分析中各个模块中的子目录。右例中的包含分析中各个模块中的子目录。右例中的“Mech 目录中包括数据库以及目录中包括数据库以及Mechanical模块的其模块的其它相关文件。它相关文件。SYS:SYS包括了项目中各种系统的子目录包括了项目中各种系统的子目录(如如 Mechanical,FLUENT,CFX等等)。每个系统的子目录都。每个系统的子目录都包含有特定的求解文件。比如说包含有特定的求解文件。比如说MECH的子目录有结果的子目录有结果文件，文件，ds

6、.dat文件，文件，solve.out文件等。文件等。user_files:包含输入文件，用户文件等，些可能与项目包含输入文件，用户文件等，些可能与项目有关。有关。Introduction 1-7 Training Manual DM概述概述DM是什么？是什么？具有良好的几何建模功能：具有良好的几何建模功能：具备建立具备建立全参数化全参数化几何模型的功能几何模型的功能 通过通过草图工具草图工具来建立二维草图模型，然后拖拉，延伸、旋转、扫略、来建立二维草图模型，然后拖拉，延伸、旋转、扫略、蒙皮等三位建模方式来建立三维模型蒙皮等三位建模方式来建立三维模型 包括基本体的创建，实体的布尔运算，非参数化

7、曲面的拉伸，实体边包括基本体的创建，实体的布尔运算，非参数化曲面的拉伸，实体边的倒角等的倒角等 具有几何模型修改、修复功能：具有几何模型修改、修复功能：具备具备自动抽取中面自动抽取中面，连接共享边界、体包裹、对称、填充等修改功能，连接共享边界、体包裹、对称、填充等修改功能 具备中面具备中面自动延伸，自动清除，自动修补自动延伸，自动清除，自动修补等修复功能等修复功能 具有几何模型编辑功能：具备镜像，复制，移动，缩放，具有几何模型编辑功能：具备镜像，复制，移动，缩放，简化简化，缝合缝合等等实体操作功能，并具备布尔运算和表面删除功能实体操作功能，并具备布尔运算和表面删除功能 具有设置梁单元横截面属性

8、功能，并具备自定义横截面库和自定义截面具有设置梁单元横截面属性功能，并具备自定义横截面库和自定义截面 未来取代未来取代GAMBIT及及ICEM前处理建模及模型处理功能前处理建模及模型处理功能 Introduction 1-8 Training Manual 启动启动Design-Modeler Workbench GUIComponent SystemsGeometry a b RMB DM 也可以通过点击也可以通过点击 CFX/FLUENT来启动来启动 工具箱里的选项可以直接拖动到项目管理界面中或是简单的双击载入工具箱里的选项可以直接拖动到项目管理界面中或是简单的双击载入 Introduct

9、ion 1-9 Training Manual 确定单元状态确定单元状态:无法执行无法执行:丢失上行数据。丢失上行数据。需要注意需要注意:可能需要改正本单元或是上行单元。可能需要改正本单元或是上行单元。需要刷新需要刷新:上行数据发生改变。需要刷新单元上行数据发生改变。需要刷新单元(更新也会刷新单元更新也会刷新单元)。需要更新需要更新:数据一改变单元的输出也要相应的更新。数据一改变单元的输出也要相应的更新。最新的。最新的。发生输入变动发生输入变动:单元是局部时新的，但上行数据发生变化也可能导致其发生改变。单元是局部时新的，但上行数据发生变化也可能导致其发生改变。.项目管理项目管理 Introdu

10、ction 1-10 Training Manual DesignModeler 操作界面介绍操作界面介绍 菜单菜单,工具栏工具栏,下拉式列表下拉式列表 树形窗树形窗(包括平面包括平面,特性特性,操作，操作，几何体等几何体等)详细列表窗口详细列表窗口 模式标签模式标签 状态状态/信息栏信息栏 GRAPHICS(Model View)显示三角显示三角 坐标坐标 Introduction 1-11 Training Manual DesignModeler 操作模式操作模式 两种基本的操作模式两种基本的操作模式 Sketching tab(2D)Modeling tab(3D)Mode Tabs

11、Introduction 1-12 Training Manual DesignModeler窗口管理窗口管理 允许用户按需设置个人窗格允许用户按需设置个人窗格 移动窗格和调整窗格大小移动窗格和调整窗格大小 标签接入标签接入 自动隐藏自动隐藏 自动隐藏自动隐藏 窗格是处于窗格是处于 pinned 或或 unpinned 状态的状态的 unpinned 的标签未被激活时是不显示的的标签未被激活时是不显示的 点击拖动点击拖动 Introduction 1-13 Training Manual DesignModeler主菜单主菜单 主菜单主菜单:File:基本的文件操作基本的文件操作 Create

12、:创建创建3D图形和修改工具图形和修改工具 Concept:修改线和曲面体的工具修改线和曲面体的工具 Tools:整体建模整体建模,参数管理，程序用户化参数管理，程序用户化 View:修改显示设置修改显示设置 Help:取得帮助文件取得帮助文件 各个主题的细节将在随后部分介绍各个主题的细节将在随后部分介绍 Introduction 1-14 Training Manual DesignModeler工具栏工具栏 平面平面/草图控制草图控制 图形控制图形控制 3D 几何体工具几何体工具 文件管理文件管理 选择过滤器选择过滤器/工具工具 只在绘制草只在绘制草图中有效图中有效 各个主题的细节将在随后

13、部分介绍各个主题的细节将在随后部分介绍 Introduction 1-15 Training Manual 选择模式下，光标会反映出当前的选择过滤器（对应相应的图标）。选择模式下，光标会反映出当前的选择过滤器（对应相应的图标）。邻近选择，会选择当前选择附近所有的面或边。邻近选择，会选择当前选择附近所有的面或边。选择过滤器选择过滤器 用鼠标左键选定确定模型特性用鼠标左键选定确定模型特性 特性选择通过激活一个选择过滤器来完成（也可使用鼠标右键来完成）特性选择通过激活一个选择过滤器来完成（也可使用鼠标右键来完成）新选择新选择 单选单选/框选框选 2D 点，点，特征点特征点,3D 顶点顶点 2D边边,

14、模型边缘模型边缘,线线 面面 实体实体,曲面体曲面体,流线体流线体 扩展选项扩展选项 邻近邻近/大批选择大批选择 Introduction 1-16 Training Manual 弹出菜单弹出菜单 插入特征：插入特征：在树状窗上右键单击任何特征并选择在树状窗上右键单击任何特征并选择Insert 允许用户在选择的特征之前插入一新的特征允许用户在选择的特征之前插入一新的特征 插入特征将会转到树装结构中被选特征之前去插入特征将会转到树装结构中被选特征之前去 只有新建模型被再生后，该特征之后的特征才会被激活只有新建模型被再生后，该特征之后的特征才会被激活 Rollback New Feature I

15、ntroduction 1-17 Training Manual 3D特性特性 通过通过3D特征操作由特征操作由2D草图生成草图生成3D几何体几何体 3D几何特征的生成（如拉伸或扫掠）包括两个步骤几何特征的生成（如拉伸或扫掠）包括两个步骤:选择特征并指定细节选择特征并指定细节 生成”特征体生成”特征体 常见的特征操作包括常见的特征操作包括:拉伸拉伸 扫掠扫掠 旋转旋转 蒙皮蒙皮 抽面抽面 Introduction 1-18 Training Manual 拉伸拉伸 拉伸拉伸:拉伸包括实体，拉伸包括实体，表面和薄壁特征表面和薄壁特征 为创建表面要先选择“为创建表面要先选择“as thin/sur

16、face然后内、外厚度设置为零然后内、外厚度设置为零 激活的草图作为默认的输入，但可以通过在树形目录中选择想要的草图改变输入激活的草图作为默认的输入，但可以通过在树形目录中选择想要的草图改变输入 详细列表菜单用来设定拉伸深度，方向和布尔操作详细列表菜单用来设定拉伸深度，方向和布尔操作 点击生成按钮完成特征创建点击生成按钮完成特征创建 注意：注意：前面的部分（特征类型）示例了各种拉伸的范例前面的部分（特征类型）示例了各种拉伸的范例 创建表面 Introduction 1-19 Training Manual 旋转旋转 旋转旋转:旋转激活草图创建旋转激活草图创建3D几何体几何体 从细节列表菜单中选

17、择旋转轴从细节列表菜单中选择旋转轴 如果在草图中有一条孤立（自由）的线，如果在草图中有一条孤立（自由）的线，它将被作为它将被作为缺省的旋转轴缺省的旋转轴 旋转方向特性旋转方向特性:正常：按基准对象的正正常：按基准对象的正Z方向旋转方向旋转 反向：按基准对象的负反向：按基准对象的负Z方向旋转方向旋转 双向对称：在两个方向上创建特征。双向对称：在两个方向上创建特征。一组角度运用一组角度运用到两个方向到两个方向 双向不对称：在两个方向上创建特征。每一个方向双向不对称：在两个方向上创建特征。每一个方向有自己的角度有自己的角度 单击生成按钮完成特征创建单击生成按钮完成特征创建 存在自由线的草图存在自由线

18、的草图 Introduction 1-20 Training Manual 扫略扫略 扫略扫略:实体，表面，薄壁特征都可以通过沿一条路径扫掠一个剖面创建实体，表面，薄壁特征都可以通过沿一条路径扫掠一个剖面创建 比例和圈数特征可用来创建螺旋扫掠比例和圈数特征可用来创建螺旋扫掠 比例：沿扫掠路径逐渐扩张或收缩比例：沿扫掠路径逐渐扩张或收缩 圈数：沿扫掠路径转动剖面圈数：沿扫掠路径转动剖面 负圈数要求剖面沿与路径相反的方向旋转，正圈数：逆时针旋转负圈数要求剖面沿与路径相反的方向旋转，正圈数：逆时针旋转 其它要求见文档部分其它要求见文档部分 对齐对齐:路径相切：沿路径扫掠时自动调整剖面以保证剖面垂直路

19、径路径相切：沿路径扫掠时自动调整剖面以保证剖面垂直路径 全局：沿路径扫掠时不管路径的形状如何，剖面的方向保持不变全局：沿路径扫掠时不管路径的形状如何，剖面的方向保持不变 范例范例 Introduction 1-21 Training Manual 扫略扫略 扫略范例扫略范例 1:Sketch1=扫掠剖面扫掠剖面 Sketch2=扫略路径扫略路径 路径切向对齐：剖面保持和路径切向对齐：剖面保持和路径相切路径相切 全部沿轴向对齐：剖面方向全部沿轴向对齐：剖面方向保持不变保持不变 Introduction 1-22 Training Manual 扫略扫略 比例和圈数限制比例和圈数限制:比例：扫掠路

20、径可以是光滑开放链路比例：扫掠路径可以是光滑开放链路 圈数：扫掠路径必须光滑圈数：扫掠路径必须光滑 如果扫掠路径是一个闭合的环路，则圈数必须是整数如果扫掠路径是一个闭合的环路，则圈数必须是整数 如果扫掠路径是开放链路，则圈数可以是任意数值如果扫掠路径是开放链路，则圈数可以是任意数值 比例和圈数的默认值分别为比例和圈数的默认值分别为1.0和和0.0 扫略范例扫略范例 2:Sketch1=扫略剖面扫略剖面 Sketch2=扫略路径扫略路径 扫略细节扫略细节:比例比例=0.5 圈数圈数=-4 Introduction 1-23 Training Manual 蒙皮蒙皮/放样放样 蒙皮蒙皮/放样放样:

21、从不同平面上的一系列剖面（轮廓）产生一个与它们拟合的三维几何体（必须选两从不同平面上的一系列剖面（轮廓）产生一个与它们拟合的三维几何体（必须选两个或更多的剖面）个或更多的剖面）剖面可以是一个闭合或开放的环路草图或由表面得到的一个面剖面可以是一个闭合或开放的环路草图或由表面得到的一个面 所有的剖面必须有同样的边数所有的剖面必须有同样的边数 不能混杂开放和闭合的剖面不能混杂开放和闭合的剖面 所有的剖面必须是同种类型所有的剖面必须是同种类型 草图和面可以通过在图形区域内点击它们的边或点，或者在特征或面树形菜单中点击草图和面可以通过在图形区域内点击它们的边或点，或者在特征或面树形菜单中点击选取选取 选

22、取好足够数量的剖面轮廓后，选取好足够数量的剖面轮廓后，可以预览选定的剖面和导引多边形可以预览选定的剖面和导引多边形 指引多边形是一段灰色的多义线，它用来显示剖面轮廓的顶点如何相互连接的指引多边形是一段灰色的多义线，它用来显示剖面轮廓的顶点如何相互连接的 蒙皮蒙皮/放样操作非常依赖鼠标右键弹出菜单的选项放样操作非常依赖鼠标右键弹出菜单的选项 范例范例.Introduction 1-24 Training Manual 蒙皮蒙皮/放样放样 蒙皮蒙皮/放样范例放样范例1:在三个偏移平面上创建三个在三个偏移平面上创建三个5边形剖面边形剖面 选取好每个剖面后（按住选取好每个剖面后（按住CTRL 键），显

23、示指引多边形键），显示指引多边形 鼠标右键弹出菜单用于指引多边形选项鼠标右键弹出菜单用于指引多边形选项 继续通过所有的剖面继续通过所有的剖面 Introduction 1-25 Training Manual 蒙皮蒙皮/放样放样 蒙皮蒙皮/放样范例放样范例 1:加入操作生成加入操作生成3D实体实体 指引多边形指引多边形:在鼠标右键弹出菜单中可以重新排列在鼠标右键弹出菜单中可以重新排列 排列方向出现差错可能导致出现不可预排列方向出现差错可能导致出现不可预知的形状知的形状 Introduction 1-26 Training Manual 蒙皮蒙皮/放样放样 蒙皮蒙皮/放样重定位放样重定位:创建蒙

24、皮创建蒙皮/放样或编辑选取对象时可以调整剖面的顺序放样或编辑选取对象时可以调整剖面的顺序 高亮待重新排列的剖面，然后点击鼠标右键高亮待重新排列的剖面，然后点击鼠标右键 从弹出菜单中选择从弹出菜单中选择 Introduction 1-27 Training Manual 3D特征细节（拉伸）特征细节（拉伸）在模型中在模型中冻结体特冻结体特征吗征吗?3D 特征特征 所有的细节都在这里所有的细节都在这里!布尔操作布尔操作 Introduction 1-28 Training Manual 布尔操作布尔操作 对对3D特征可以运用以下特征可以运用以下5种不同的布尔操作种不同的布尔操作:添加材料：添加材料

25、：该操作总是可用创建材料并合并到激活体中。该操作总是可用创建材料并合并到激活体中。切除材料：从激活体上切除材料切除材料：从激活体上切除材料 切片材料：将冻结体切片。切片材料：将冻结体切片。仅当体全部被冻结时才可用仅当体全部被冻结时才可用 给表面添加印记：和切片相似，但仅仅分割体上的面，如果需要也可以在边线上增加印记（不创建新给表面添加印记：和切片相似，但仅仅分割体上的面，如果需要也可以在边线上增加印记（不创建新体）体）加入冻结：和加入材料相似，但新增特征体不被合并到已有的模型中，而是作为冻结体加入加入冻结：和加入材料相似，但新增特征体不被合并到已有的模型中，而是作为冻结体加入 线体不能进行切除

26、，印记和切片操作线体不能进行切除，印记和切片操作 如果冻结:Introduction 1-29 Training Manual 布尔操作布尔操作 添加材料添加材料:在激活的草图中选择特征在激活的草图中选择特征和要进行的布尔操作和要进行的布尔操作 此处显示此处显示Extrude Add Material 注意：如果体已经存在，“注意：如果体已经存在，“add生成的对象会自动合并到几何体中。生成的对象会自动合并到几何体中。Introduction 1-30 Training Manual 布尔操作布尔操作 去除材料去除材料:已存在的几何体已存在的几何体（为清楚起（为清楚起见以线框图表示）见以线框图

27、表示）旋转旋转90度去除材料度去除材料 激活的草图激活的草图 旋转轴旋转轴 Introduction 1-31 Training Manual 布尔操作布尔操作 印记面印记面:印记面操作将连续面进行分割（见下图）。这使得在任意位置加入有限元边界条件变得非印记面操作将连续面进行分割（见下图）。这使得在任意位置加入有限元边界条件变得非常方便。常方便。激活待拉伸草图激活待拉伸草图 选选imprint face 进行拉伸操作。进行拉伸操作。Introduction 1-32 Training Manual 布尔操作布尔操作 添加冻结添加冻结:和添加操作相似，但产生的是各个独立的体（或单个冻结体）和添加

28、操作相似，但产生的是各个独立的体（或单个冻结体）拉伸激活草图拉伸激活草图 添加了冻结体添加了冻结体 选选 Add Frozen 操作拉伸操作拉伸 Introduction 1-33 Training Manual 布尔操作布尔操作 切割切割(必须所有体被冻结以使用必须所有体被冻结以使用 Slice material 操作操作):对冻结体切片，将在切片区域留下新的（冻结）体对冻结体切片，将在切片区域留下新的（冻结）体 新冻结体新冻结体 激活待拉伸草图激活待拉伸草图 选选“Slice Material 进行拉伸进行拉伸 Introduction 1-34 Training Manual 特征方向特

29、征方向 方向方向:方向和草图平面有关方向和草图平面有关 有些操作（如切除）会自动改有些操作（如切除）会自动改变方向变方向 Introduction 1-35 Training Manual 特征类型特征类型 穿过所有类型：将剖面延伸到整个模型穿过所有类型：将剖面延伸到整个模型 在加料操作中延伸轮廓必须完全和模型相交在加料操作中延伸轮廓必须完全和模型相交 草图草图 Introduction 1-36 Training Manual 特征类型特征类型 到下一个”类型到下一个”类型:在加料操作将延伸轮廓到所遇到的第一个面在加料操作将延伸轮廓到所遇到的第一个面 在剪切、印记及切片操作中，将轮廓延伸至所

30、遇到的第一个面或体在剪切、印记及切片操作中，将轮廓延伸至所遇到的第一个面或体 草图草图 特征类型特征类型Introduction 1-37 Training Manual 特征类型特征类型 到面”类型：可以延伸拉伸特征到有一个或多个面形成的边界到面”类型：可以延伸拉伸特征到有一个或多个面形成的边界 对多个轮廓而言要确保每一个轮廓至少有一个面和延伸线相交，否则对多个轮廓而言要确保每一个轮廓至少有一个面和延伸线相交，否则导致延伸错误导致延伸错误 到面”选项不同于到面”选项不同于“到下一个”选项。到下一个并不意味着“到下一个”选项。到下一个并不意味着“到下一“到下一个面”，而是个面”，而是“到下一个

31、块的体（实体或薄片）”“到下一个块的体（实体或薄片）”“到面”选项可以用于到冻结体的面“到面”选项可以用于到冻结体的面 草图草图 Introduction 1-38 Training Manual 特征类型特征类型 到表面：除只能选择一个面外，和到面选项类似。到表面：除只能选择一个面外，和到面选项类似。延伸可以由选择面的延伸可以由选择面的潜在面与可能游离面来定义（如下所示）。潜在面与可能游离面来定义（如下所示）。在这种情况下选择一个单一面，该面的潜在面被用着延伸。在这种情况下选择一个单一面，该面的潜在面被用着延伸。该潜在面必须完该潜在面必须完全和拉伸后的轮廓相交，否则会报错。全和拉伸后的轮廓相

32、交，否则会报错。游离面被选为延伸游离面被选为延伸 草图草图 Introduction 1-39 Training Manual 几何体几何体 几何体外形几何体外形:CreatePrimitives 通过定义几何外形比如球、圆柱等来快速建立几何体外形通过定义几何外形比如球、圆柱等来快速建立几何体外形 不需要草图不需要草图 需要基本平面和若干个点或输入方向需要基本平面和若干个点或输入方向 输入可用坐标输入或是在已有的几何上选定的方法来定义输入可用坐标输入或是在已有的几何上选定的方法来定义 Introduction 1-40 Training Manual 几何体几何体 几何体示例几何体示例:圆柱圆

33、柱 选择基准平面选择基准平面 定义原点定义原点 定义轴（定义圆柱高度）定义轴（定义圆柱高度）定义半径定义半径 生成图形生成图形 Introduction 1-41 Training Manual 高级工具高级工具 通过通过 Create 和和 Tools 菜单进行高级操作菜单进行高级操作:冻结冻结 解冻解冻 包围包围 填充填充 对称对称 表面延伸表面延伸 矩阵矩阵 体操作体操作 布尔布尔 切片切片 面删除面删除 边删除边删除 合并合并 接合接合 投影投影 Introduction 1-42 Training Manual 高级工具高级工具 通常通常3D实体特征操作如下实体特征操作如下:创建创建3D特征体（例如拉伸特征）特征体（例如拉伸特征）通过布尔操作将特征体和现有模型合并：加入材料，切除材料，表面烙印记通过布尔操作将特征体和现有模型合并：加入材料，切除材料，表面烙印记 冻结冻结 冻结特征