Autor: Johann Turnow

Exporting von STEP Dateien mit benannten Oberflächen aus PTC CREO

When preparing geometry for numerical simulations, it is often required to mark individual surfaces in the model. These surfaces can then be used e.g. as an inlet or forces and pressures can be applied in a structural simulation.

The STEP format supports named entities. The question is: how to set the names in the CAD program? And how to achieve that they are actually stored in the STEP file? In the following, these questions are answered for the software PTC Creo.

Assign Names to Surfaces

Select “File” > “Prepare” and then “Open Model Properties”, then select “Names” in the model properties dialog:

You can then select faces by clicking on them and enter a name in the dialog box:

PTC Creo assign name to face or surface

Exporting Names in STEP File

If export a STP file with the default settings, the names will not be stored in the file. You need to change the export setup for them to be kept.

Open the settings dialog through “File” > “Options”. Then go to “Configuration Editor”. Here, you need to add the option “intf_out_assign_names” and set it to “user_name”.

PTC Creo STEP export settings

Accessing the Named Entity in ISCAD

It is now possible to access the faces through the assigned names, e.g. in ISCAD. Once the STEP file is imported, its sub-entities can be explored by typing Ctrl-I (see below). The named faces appear as “face_<NAME>” int the hierarchy:

InsightCAE ISCAD import STP with named faces

Vektoranalysis in der Bash Shell

When performing preparatory operations for e.g. CFD or FEM analyses, it is often necessary to specify vector parameters. Vector constants are easy to handle:

DIR="1 0 0"

myMesh --direction "$DIR"

However, it quickly becomes complicated if the vectors have to be manipulated, e.g. multiplied by scalars or rotated.

A powerful solution is to use the Matlab Octave clone to perform the operations. Two features of octave are useful in this context:

  • the command line option “–eval” to specify the expression to handle
  • the function “disp” to output the results in plain format in a single line

An example:

DIR="1 0 0"
VELOCITY=$(octave --eval "disp( 11.*[$DIR] )")

myMesh --direction "$DIR"
mySolver --velocity "$VELOCITY"

More complicated operation are possible. Though one needs to take care to produce line vectors as results. Rotation as an example:

DIR="1 0 0"
ANG=45

DIR_ROT=$(octave --eval "pkg load linear-algebra; disp( (rotv([0 0 1], $ANG*pi/180)*[$DIR]')' )")

myMesh --direction "$DIR_ROT"

Simulation der Entgasung von Flüssigkeiten mit OpenFOAM

Platzmangel und hoher Kostendruck führen letztlich dazu, dass Hydrauliktanks immer komplexer und kleiner werden. Dies führt zu einer drastischen Verringerung der Luftabscheidung im Tank – und damit zu einem erhöhten Anteil an freier Luft im Hydrauliksystem.

In hydraulischen Systemen ist die freie Luft auch heute noch eine technische Herausforderung. Solange die Luft im Öl gelöst ist, verändert sie dessen Eigenschaften nicht.

Ungelöste Luft hingegen, d. h. Luftblasen, verursachen:

Korrosion an Pumpen und Steuerungen
Verringerung des Wirkungsgrades von Pumpen und Hydromotoren, erhöhte Kompressibilität und damit mögliche stotternde Bewegungen im Antrieb. Zusätzlich kommt es zu 

  • Beschleunigte Ölalterung
  • Geräuscherhöhung
  • Beschädigung der Bauteile (z.B. Kavitation)
  • etc.

Die Luft gelangt bei Montagearbeiten, durch Leckagen im Unterdruckbereich und beim Zurückfließen des Öls in den Behälter in den Kreislauf. Je nach Abscheideleistung des Filter-Tank-Systems steigt die Luft im Behälter nur langsam auf und wird von der Pumpe wieder angesaugt.

Simulation in Luft-Flüssigkeitsbehältern

Silentdynamics verwendet InsightCAE, um eine Reihe von Simulationen von dispersen Gasblasen in einem Entgasungstank durchzuführen. Die Anwendung des Solvers twoPhaseEulerFoam ermöglicht die instationäre Verfolgung der Gasphase, der Integralwerte der Luft an den Auslässen und der Gesamtqualität der Entgasungsvorrichtung. 

Als Beispiel wird ein einfaches Entgasungsbeispiel vorgestellt. Ein Einlass und zwei Auslässe einschließlich eines Verschleißes in der Mitte. Das Öl-Gas-Gemisch bewegt sich zur Entgasung über den Verschleiß.

 

Nach Einstellung der Gas-Öl-Dispersions-Randbedingungen wie Gasblasengröße, Mischungskoeffizienten, phaseProperties, etc. konnte die Simulation mit twoPhaseEulerFoam gestartet werden.

Mit Hilfe der erweiterten Solver-Einstellungen im Rahmen von InsightCAE werden große Zeitschritte ermöglicht, um die Simulationen in einer angemessenen Zeit durchzuführen.

Isoflächen von bei einem Gasphasenanteil von 1%.


Die Änderung der Geometrie des Entgasungstanks mit Hilfe der numerischen Simulation führt zu einem ausreichenden Entgasungsprozess des Hydrauliköls.

Simulation Elektronik Kühlung mit OpenFOAM

Der begrenzte Platz und die hohe Leistungsaufnahme führen schließlich zu einem innovativen Kühlungsdesign für eine breite Palette von Leiterplatten. Die Anordnung der Stromversorgungen, die Abmessungen der Kühlkörper und das Design des Außengehäuses gewinnen an Bedeutung. Thermische Simulationen während des Entwurfsprozesses von Leiterplatten helfen, Überhitzungsprobleme in der späteren Produktionsphase zu vermeiden. 

Unterschiedliche Materialien, die Kombination von Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung in Festkörpern und Luft führen zu einer ziemlich komplexen thermischen Simulation. Die Einstellung von Materialeigenschaften, Randbedingungen, Solver-Einstellungen und Kopplungsbereichen nimmt oft einen nicht geringen Zeitaufwand in Anspruch.

Als Beispiel wird eine typische Leiterplatte mit ihren Komponenten vorgestellt.

Thermische Simulation 

Silentdynamics hat es geschafft, das Simulations-Setup unter Verwendung von OpenFOAM thermischen Solvern (chtMultiRegionFoam, chtMultiRegionSimpleFoam) innerhalb des Frameworks InsightCAE für ein schnelles Preprocessing zu bündeln.

Der Import von CAD-Dateien für jedes Bauteil und der optimierte Prozess der parallelen Vernetzung der Regionen mit snappyHexMesh sind für die konservative thermische Kopplung der verschiedenen Regionen unerlässlich.

Beachten Sie, dass die Verwendung von verschiedenen VIAs, Kupferdrähten, Wärmeleitschichten oder anderen wärmebezogenen Punkten im Simulationsmodell berücksichtigt werden muss. Mit Hilfe von Regionsmodellierung, CellSet’s und Schichtdefinition für jedes Bauteil können alle erforderlichen thermischen Eigenschaften berücksichtigt werden.

Durch die Möglichkeit, spezielle Platzhalter zu definieren, ist der Aufbau der CHT-Simulation nahezu automatisiert. 

Darüber hinaus bilden eine verbesserte Behandlung der Wärmestrahlung und optimierte Solvereinstellungen die Grundlage für stabile und konvergente Simulationen.