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ANSYS Polyflow
 

ANSYS Polyflow軟件是計算包括粘彈性流動在內的復雜非牛頓流變學的有限元CFD求解器。ANSYS Polyflow為聚合物、玻璃、金屬和水泥工業的企業提供高級流體動力學技術。使用該技術,研發團隊能擴展設計和優化過程,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品的質量而制造擠出模具或減少厚度變化時,設計工程師已經使用Polyflow把物理樣機減到最少。

 

適用領域
● 包括粘彈性流動在內的復雜非牛頓流變學

功能和特點
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
● 穩態、瞬態分析或進化分析(連續技術)
● 廣義非牛頓流,包括屈服應力流體
● 多模差分粘彈性流(2維和3維,穩態或瞬態,等溫和非等溫)
● 多模積分粘彈性流(2維和3維殼,穩態(2維)或瞬態(3維殼),等溫和非等溫)
● 包擴自然、強制或混合對流,共軛(固體/流體)傳熱,輻射,運動固體導熱,電加熱
● 用變形網格的自由表面模型
● 擠出的反問題(模唇設計)
● 內部運動邊界(界面)
● 靜態和動態接觸點
● 多孔介質(達西定律)
● 化學組分的混合和反應
● 熱、質量、粘性加熱、電勢、焦耳效應、氣泡的體積源
● 流固耦合(FSI)
● 對玻璃冷卻(殘余應力)的Narayanaswamy熱粘彈性模型

● 冷卻后的簡單熱機械應力
● 接觸探測

固體部件的運動
● 重疊網格技術(網格交叉方法)
● 滑移網格技術
● 包括統計分析的拉格朗日軌跡計算
● 單位系統轉換
● Windows風格組織

在線獲取網頁服務

文件跟蹤系統時序表
● 用戶定義模版
● 優化
 模具幾何(模具平衡)
 多目標函數的流動和幾何優化
 和VisualDOC(第三方優化軟件)的接口

● 專家系統提供如下考慮
 對不收斂或可能修補方法的診斷
 質量和能量守恒
 如有必要增加迭代
 收斂率
 如果發散立即停止運行
 當前所需內存
 對更多類似仿真要減少CPU時間的技術推薦
 為更好收斂做必要問題設置的推薦

● 對設計用戶提供有限功能的吹模和擠出模版
● 嵌入式LES(E-LES)選項

網格能力
● 四邊形、三角形、六面體(磚形)、四面體、棱柱體(楔形)、金字塔、混合單元網格、三角形3維殼單元、四邊形3維殼單元
● P網格(0維、1維、2維、或3維拓撲組)
● 允許非一致(不匹配)網格界面
● 包括常數、線性、線性不連續、二次方、最小單元、2X2、4X4的內插
● 讀入Gambit、GeoMESH、FIGEN、POLYMESH、POLYM3D、I-DEAS V12、PATRAN、HyperMesh生成的網格
● 基于求解的動態適應:
  三角和四面體網格的一致性適應
  對所有單元類型的懸掛節點適應和網格嵌套
  適應標準基于模具曲率、自由表面曲率、離模具的距離等
● 網格加密后的求解結果自動內插
● 網格操作工具(縮放、平移、旋轉和合并)
● 重新劃分網格技術(變形網格)包括:
  高效的2維重劃分網格技術(SPINES)
  穩健的2維重劃分網格技術(優化網格、彈性、拉格朗日、托普森)
  高效的3維重劃分網格技術(優化網格、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格方法
● 把不同來源網格合并到單一文件(polyuse)
● 在線網格信息欄

數值方法
● 加速3維粘彈性仿真的張量流向近似(SAFT)方法
● 基于全非結構網格的有限元方法
● 可解耦溫度和/或坐標的全耦合/分離求解器
● 基于幾何分解的直接求解器
● 代數多波前求解器
  Secant求解器
  ILU求解器
● 迭代求解器
● 動態內存分配
● 單精度和雙精度計算
● 對于粘性的Newton–Raphson和Picard迭代格式
● EVSS(彈性粘性分切應力)和DEVSS公式
● 上風(SU) 4X4SU
● 時間積分
  隱式歐拉
  隱式伽遼金
● Crank–Nicolson

流變學模型
● 廣義牛頓流定律包括:
  牛頓流(常數)
  Bird–Carreau
  Cross
  Power
  Carreau–Yasuda
  Bingham
  Herschell–Bulkley
  Log–log
  Modified Bingham
  Modified Herschel–Bulkley
  Modified cross law
● 溫度相關性
  無相關性
  混合相關性(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力(垂直/水平變換)
  阿雷尼烏斯剪切應力
  Fulcher
  WLF
  WLF剪切應力(垂直/水平變換)
● 通過UDF定義的其它相關性
  停留時間(聚合物齡)
  坐標
  速度
  應變率
  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
  應力vs應變(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
● 溫度相關性
  無相關性
  阿雷尼烏斯近似(一階)
  阿雷尼烏斯
  WLF
邊界條件
● 以笛卡爾坐標或柱坐標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分量
● 考慮質量或體積流量、滑移系數和流變學行為后作為預處理計算的入口速度分布
● 出口靜壓
● 指定流量加權的出口
 

● 出口(Vs=0 and Fn=Cst)
● 提升力
● 提升速度
● 壁面邊界的設置有:
  用笛卡爾分量、旋轉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力
  用熱流量、溫度或外部導熱、輻射(發射率)、混合邊界或用戶指定溫度分布的熱邊界條件
  Rosseland correction
● 運動邊界(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、旋轉周期和平移周期邊界
● 軸邊界條件
● 結合法向和切向速度指定法向和/或切向力
● 結合法向和切向位移(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
  強制節點位移(FSI)
  流動材料和固體材料的熱界面
  拉維斯托科斯和達西定律的界面
  層流局部滑移
● 沿著運動部件(用重疊網格技術)的局部滑移(納維斯定律)
  接觸探測
  周期邊界條件
  瞬態邊界條件
  對熱成型的溫度編程
  用戶用CSV格式指定的邊界分布或圖
  吹模初始厚度的優化
化學反應和燃燒模型
● 使用下述模型實現的對N個反應物向后反應的有限速率化學反應:
  阿累尼烏斯
  用戶定義函數
● 用戶定義反應源項/匯項
● 物理發泡模型(PE)
● 固化模型



材料屬性
● 常流體屬性或變流體屬性,包括溫度和組分關系(數據對或分段多項式數據),導熱系數、比熱、密度
● 對標準流體和固體(用戶可修改),可使用包含材料屬性的數據庫

● 有標準單位制
● 固體域中與溫度相關的熱容和導熱系數
● 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)
● 表面張力
● 楊氏模量
● 泊松系數
● 線性膨脹系數
● 結晶模型
● Doufas–McHugh
● Nakamura(通過UDF)
用戶定義函數
● 用戶物理屬性的定義
● 定制邊界條件和初場
● 創建用戶化的后處理變量
并行計算
● 在共享內存系統的所有平臺上支持并行計算
● 用METIS網格分區工具實現的域分區方法
界面、圖形、后處理和報告
● 后處理中指定單位(單位系統或單個單位)
● 網格檢查(有效性、質量、尺寸),合并、分隔和重新排序
● 求解器和物理模型設置的總結報告
● 靈活的單位指定(國際單位、英制、用戶指定/混合單位)
● 質量流量、熱流量和化學組分流量的報告和監測
● 使用重疊網格技術的力和力矩的報告和監測
● 通過預定義函數轉換數據
● 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
● 用戶定義場函數的計算
● 梯度計算(矢量和標量)和導出變量計算
● 幾何和求解數據的直方圖
● 數據的X-Y量化視圖
● 數據的圖形探測
● 從大量軌跡中得出定量混合的統計工具(POLYSTAT)
  平均和標準差
  概率函數
  概率函數密度
  直方圖
 

  百分位數
  變量之間的關系
  分配混合
  炭黑解集模型
輸出求解數據到下述軟件
● 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
● 應力
● 特征應力
● 應變
● 粘性
● 局部剪切應變率(云圖和統計分析)
● 停留時間(云圖和統計分析)
● 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(云圖和統計分析)
● 總剪切(統計分析)
● 拉伸(統計分析)
● 瞬時拉伸效率(統計分析)
● 時間平均的拉伸效率(統計分析)
● 隔離尺度(統計分析)
● 條文厚度(統計分析)
● 混合指標分布(統計分析)
● 渦度
● 力、沿著用戶指定邊界的力矩(使用重疊網格技術)
● 耗散功率
● 對流熱
● 沿著用戶指定邊界的熱流量/質量流量
● 材料點跟蹤
● 使用2維軸對稱配料擠出模擬結果來生成吹模殼模型
● 部件厚度計算(玻璃成型)
● 殘余應力(Narayanaswamy)
在線幫助文檔
● 完整的超文本在線文檔
● 包括理論和應用的用戶指南
● 特定模型案例的教程
● 在線連接用戶服務中心
● 在線初學者入門
● 部分日文版在線幫助
支持的硬件
● ANSYS Polyflow支持Windows 32位和 64位機器的單機和并行計算。

 

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