主要的幾家汽車整機(jī)廠都應(yīng)用PolyWorks的三角化模型生成技術(shù)使流體動(dòng)力學(xué)分析成本大為減少念距。想知道PolyWorks獨(dú)有的工具是怎樣使奧迪，寶馬黔晶，戴克和雷諾將用于CFD分析的三角化模型生成時(shí)間從7天減少到1天的董容？

流場(chǎng)分析研究的是流體（如空氣，液體和氣體）是怎樣在固體（如機(jī)翼椎沟，車身或汽油管道）內(nèi)部和周圍移動(dòng)的衍震。世界上大多數(shù)整車廠都面臨所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，例如汽車表面的空氣流將決定升力樱蛤，拖動(dòng)力钮呀，側(cè)偏力和摩擦力。一般昨凡，傳統(tǒng)流體動(dòng)力學(xué)分析都是在風(fēng)洞中進(jìn)行的爽醋，是一項(xiàng)需要受過(guò)高級(jí)培訓(xùn)的技師操作的高昂且費(fèi)時(shí)的工作蚁署。

3D掃描技術(shù)的出現(xiàn)革新了這種方式，為分析流體動(dòng)力學(xué)打開(kāi)了通向“數(shù)字風(fēng)洞測(cè)試”的大門子房。由非接觸式3D掃描儀采集的百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是數(shù)字化仿真流場(chǎng)的極好信息源形用，僅需通常成本和時(shí)間花費(fèi)的一小部分就可以進(jìn)行典型的風(fēng)洞測(cè)試分析。

挑戰(zhàn)

為了執(zhí)行強(qiáng)大的數(shù)字風(fēng)洞分析证杭，諸如Exa的Power- Flow?之類CFD軟件對(duì)三角化模型在精度田度，拓?fù)洌叽绲确矫嬗袊?yán)格的要求解愤。不久前镇饺，為CFD分析準(zhǔn)備模型需要幾個(gè)步驟，花費(fèi)近7天的工作量送讲。首先戏喊，掃描的點(diǎn)云通過(guò)逆向工程軟件轉(zhuǎn)換成NURBS曲面。生成的曲面導(dǎo)入CAD軟件進(jìn)行編輯署咸，如特征重構(gòu)躺沽，移除不必要的細(xì)節(jié)等。然后用另一種軟件將CAD模型網(wǎng)格化铜乱，再次生成網(wǎng)格式模型满盔。大多數(shù)情況下，這個(gè)網(wǎng)格化的三角化模型必需再修改以滿足CFD分析要求的100,000個(gè)三角形的目標(biāo)馏舰。

“PolyWorks提供了直接的方式嗡吸，大大改變了用于CFD分析的三角化模型的準(zhǔn)備和優(yōu)化”，德國(guó)Duwe 3D 軟件公司的HansPeteDuwe博士說(shuō)到便浮。他繼續(xù)說(shuō)到哩拒，“PolyWorks提供了廣泛的三角面編輯工具，使我們能重構(gòu)特征線尤痒，移除多余的細(xì)節(jié)特征并建立可直接應(yīng)用于Exa的PowerFlow的精確三角化模型曾谁。所有操作在一個(gè)軟件中進(jìn)行，大大減少了流體動(dòng)力學(xué)分析的時(shí)間和成本烁焙『叫希”

解決方案

PolyWorks擁有的用于優(yōu)化整車三角化模型的完整的工具箱

1. 建立三角化模型

   ?    汽車設(shè)計(jì)者用油泥或類似的復(fù)合物建立物理模型。整車樣機(jī)的尺寸范圍從全尺寸到1/2骄蝇，1/4，1/10比例模型不等操骡。

?   用3D掃描儀對(duì)油泥模型進(jìn)行完整掃描九火。

?    多個(gè)掃描片體隨之由照相式掃描儀對(duì)齊（對(duì)于全尺寸模型）或利用PolyWorks獨(dú)

有的智能化對(duì)齊方式基于物體特征快速地對(duì)齊掃面片體（對(duì)于較小地物體）。

?    對(duì)齊的點(diǎn)云在PolyWorks中網(wǎng)格化生成一個(gè)高精度的三角化模型册招，該模型含有500,000至1,000,000個(gè)三角形岔激，公差范圍從10到30微米勒极。

2. 編輯用于CFD的三角化模型

A) 重構(gòu)特征曲線  影響模型周圍空氣流的重要因素之一是其特征線的質(zhì)量。由于3D掃描儀不能精確捕獲理論尖角線虑鼎，所以需要編輯工作來(lái)重構(gòu)辱匿。PolyWorks提供強(qiáng)大的工具偵測(cè)追蹤特征線并智能式擬合理論尖角線。尖角線抽出炫彩，可以被延長(zhǎng)匾七，同其他線相交從而建立尖角。

B) 建立簡(jiǎn)潔而致密的三角化網(wǎng)格  以下建立簡(jiǎn)潔致密模型的步驟：

?    修補(bǔ)掃描階段產(chǎn)生的洞：

- PolyWorks 提供各種補(bǔ)洞工具來(lái)封閉三角化模型表面江兢。對(duì)于小的中等復(fù)雜的洞污涤，用戶可以使用自動(dòng)補(bǔ)洞方式，在用戶定義的3D橋接距離內(nèi)平順地插入同周邊曲率一致的三角面昙激。

- 對(duì)于較大較復(fù)雜的洞狰娱，用戶可以在三角化模型上建立復(fù)合貝賽爾曲面或NURBS曲面，然后插入同物體曲率一致的三角化面赤猾。

?    刪除模型中不必要的特征：

- 這一操作的目的是盡量減少三角面數(shù)量劈耽。CFD軟件，如Exa’s Power-Flow照渴，經(jīng)過(guò)了優(yōu)化拆楣，可處理三角面達(dá)100,000個(gè)的三角化模型。為減少三角面數(shù)量钾士，用戶可以移除模型小細(xì)節(jié)區(qū)域的不必要的三角面滩蔼，例如凹槽，空氣隔柵等

- 用戶可以用復(fù)合貝賽爾曲面或NURBS曲面在這些區(qū)域重新建立三角網(wǎng)格应揉。

C) 插入CAD曲面

?    可以插入現(xiàn)有CAD模型中的部件來(lái)補(bǔ)充元素粥搓，例如下車身，車輪诺舔，風(fēng)擋鳖昌，窗玻璃和大燈。

?    貝賽爾曲面或NURBS曲面可以填充沒(méi)有CAD數(shù)據(jù)的區(qū)域低飒。

3. 減少三角面數(shù)量并優(yōu)化三角方向

PolyWorks 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)能智能地創(chuàng)建三角化模型许昨，在邊界和倒角處保留高精度（小三角面）的同時(shí)，在平坦區(qū)域生成較大的三角面褥赊。為符合Exa PowerFlow的嚴(yán)格要求糕档，三角化模型需具備以下條件：

?    包含大約100,000個(gè)三角面

?    不含有壞比例三角面（高/底）

• 所含三角面的方向同物體的曲率方向一致   PolyWorks提供了先進(jìn)的技術(shù)以準(zhǔn)備滿足這些條件的模型 用戶可以：

• 將減少參數(shù)設(shè)成目標(biāo)三角面數(shù)量。

• 設(shè)置最大邊長(zhǎng)度防止建立壞比例的大三角面拌喉。

• 規(guī)定邊界偵測(cè)角度以保持特征線速那。

• 利用網(wǎng)格優(yōu)化算法對(duì)齊三角形的邊，使其沿著曲率流方向尿背。

優(yōu)勢(shì)

最終端仰，PolyWorks以STL格式導(dǎo)出一個(gè)最理想的三角化模型捶惜，導(dǎo)入Exa’s Power-Flow用以CFD仿真。PowerFlow將三角化模型轉(zhuǎn)換成Voxel網(wǎng)格來(lái)描述實(shí)體面荔烧，計(jì)算在某考察時(shí)間內(nèi)微粒是怎樣移動(dòng)吱七，相互撞擊并同實(shí)體面撞擊的。PolyWorks前導(dǎo)的由PowerFlow進(jìn)行的CFD分析社殉，提供了一系列單靠物理風(fēng)洞仿真不能實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)陷龟，使汽車界專業(yè)人士對(duì)流場(chǎng)性能有了超前的認(rèn)識(shí)。  主要優(yōu)勢(shì)在于：

• 最小化模型準(zhǔn)備時(shí)間鬓惶，從而留出更多時(shí)間獲得更好的分析結(jié)果

• 在概念設(shè)計(jì)階段提供更多信息

• 打開(kāi)了通向快速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的大門

• 為市場(chǎng)提供高質(zhì)量的產(chǎn)品

• 產(chǎn)生極大的成本節(jié)約

（PolyWorks）

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