automation for star-ccm+mdx2.plm.automation.siemens.com/sites/default/files... · 2018-05-06 ·...
TRANSCRIPT
Automation for STAR-CCM+ Kim Hak-Soon
Automation ?
Automation Process Sample [KCS, Container Ship]
Demo
– CATIA,
– KCS[Container Ship]
– Excel
Automation 사례
Q&A
Agenda
Import CAD
Wrap/Resurface
Mesh
Generate
Volume Mesh
General Analysis Work Flow
Solving
• To handle random set of data quickly, and turn it into an aerodynamic &
Hydrodynamic model, automation was needed.
Automation = Analysis with Minimum User Interaction
Simulation 과정 중, 엔지니어의 업무량을 저감 할 수 있는 필요성 대두
엔지니어에 의한 실수 최소화 (ex. Dual Heat Exchanger Model)
엔지니어에 의한 반복적인 작업량을 감소 (ex. Resistance, Self-Propulsion)
CAE Tool에 익숙하지 않는 초보자도, 기존 담당자와 동일한 결과를 도출 (ex. Oven Automation)
사용자의 편의성(Automation 을 통한 시간 절감)을 도출하여 해석의 생산성을 증가 (ex. Layer TEST)
해석시간 단축을 통한 비용 절감
STAR-CCM+ 은 Java를 이용하여 제작
Java를 이용하기 때문에 기존 언어에 비하여 쉽게 접근
해석과정을 단순하게 처리할 수 있음
현재 디렉토리 형태(java Script)에 모든 과정을 저장할 수 있다.
사용자 GUI 구성이 다른 tools에 비해 손쉽게 된다.
Excel sheet를 이용한 구성(Pre, Post)이 쉽다.
Automation?
단일 통합 툴인 STAR-CCM+를 사용하여 비용을 절약하고 CAE 작업
효율성을 증대할 수 있다.
하나의 정형화된 스크립트는 각 CFD 단계에서 쓰임. 프로세스를 보다 쉽게 자동화 할 수 있음
각 단계마다 한 패키지에서 다른 패키지로 파일을 읽고 쓰는 동안 발생하는 정지시간을 감소
CFD 프로세스의 어느 단계(Pre, Solving, Post)로나 쉽게 들어가 수정과 변경이 가능
Automation Process In STAR-CCM+
STAR-CCM+, Automate and Customize!
Output: PowerPoint Input: Cad/Excel Run: Mesh/Solve/Post
Automation Process
Sample
컨테이너선 (KCS) Geometry
Outlet(Pressure Outlet)
Inlet(Velocity inlet)
Top(Slip-wall)
Bottom(Slip-wall)
Side(Symmetry) Symmetry(Symmetry)
초기 Surface
수정 Surface
최종 Surface [Automation Format]
Problem
• Edit Excel Sheet[Lpp, Bwl, Draft, inlet Velocity]
• Imported Hull suface [Ship] CAD Model *.iges,
• Generated Far Field Surface[If, fixed hull Surface]
• Run Automation Java with Excel Sheet
Goals
• Report : Resistance Force,
• Post-Process : Wave Elevation with Free Surface
컨테이너선(KCS) & 유조선(KVLCC)
자항해석 [Work Flow]
Providing Automation To Our Clients
Virtual Towing Tank is a Custom Application for building best practice with
ship Hydrodynamics
– CD-adapco has a team dedicated to provide custom process to clients
• Range from process described above, to custom post processing
• Provides excel which easy to learn and Apply.
Job: Meshing
CPU Time: 10Min
16-32 Nodes
Job: Solver
Elapsed: 12-24 hours
Job: Posting
Elapsed: 10Min
Demo 10 ~15 Min
CATIA, KCS, Excel
Q&A
- 변수: Fin의 높이, 수, 간격, 두께
sink2 폴더 -변수: 높이
Sink1 폴더 - 원본 형상
sink3 폴더 -변수: 수
sink4 폴더 -변수: 간격
sink5 폴더 -변수: 두께
Demo I [CATIA Automation]
각 폴더 별 변수 및 형상
EXCEL창의 구성
Sheet1은 Sheet2의 항목에서 존재하는 Case파일 항목들의 정보를 하나씩 가져와 저장됨.
Sheet2의 항목은 해석을 위한 형상들의 모든 정보를 나열하여 이를 바탕으로 Sheet1 로 각각의 형상 정보를 복사. 모든 정보 입력 후, 각 Case별로 폴더를 생성하고 형상파일을 저장하는 과정을 하나의 버튼으로 수행
Demo I [CATIA Automation]
생성 버튼 선택(클릭)으로 저장 폴더 생성 및 하위에 Case별 파일 저장
선택
생성 폴더 별 저장 파일
Demo I [CATIA Automation]
EXCEL창의 구성
Demo II [Resistance]
Demo
Excel sheet를 STAR-CCM+을 Control하는 자동화 기법
Excel에서 STAR-CCM+ batch job(background)을 실행하는 것이 기준으로 작성
– Semi Automation으로 구성이 되어 있으므로, Meshing, Solving으로 구분
Model
Setup
Mesh
Setup STAR-CCM+
Analysis Model
Clean CAD - Orifice
Clean CAD - Fluid Wall
Excel Sheet
Demo Excel Sheet[Base]
1. CAD File name: 동일 폴더에 들어있는 CAD File의 이름을 입력, Domain은 하나고 Orifice는 여러 개 사용 가능
2. Simulation file name: 동일 폴더에 들어있는 sim file의 이름을 입력 – 이 file은 아무것도 설정되어있지 않은 상태의 sim file
3. Make simulation file: 이 버튼을 누르면 각 하위 폴더로 각각의 CAD file과 Sim file이 복사되고, 이 각각의 파일들이 하위 Sheet에 저장됨. – 이때 sim file의 이름은 각 Cad file을 포함
4. Import Batch: CAD를 불러와서 surface cleanup 작업을 하는 Batch file을 만들고 Batch job을 수행
5. Solving Batch: Mesh를 짜고, 계산을 돌리는 Batch file을 만들고 Batch job을 수행
6. Post Processing: 계산결과 (Scalar Scene)을 파일로 저장하고 각 sheet에 복사
Automation 사례
사례 II [Oven Automation]
목적 : 조리 성능 확보 업무를 진행하는 개발자가, 쉽게 유동의 패턴을 눈으로 확인하여,
개발일정 및 개발비(재료비 및 실험비)를 저감하는데 도움이 되는 CFD 자동화
프로그램을 개발
효과 : 반복 작업량 감소를 통한 해석시간 단축
CAE Tool에 대한 사전 지식이 없이 최단 시간 내에 개발자가 원하는 결과 도출
개발자가 단독으로 결과를 확인 할 수 있는 시간 단축 (일관성이 있는 결과 도출 가능)
조리분포의 경향을 확인 할 수 있어, 실험재료 및 실험 시간을 효과적으로 사용 가능
결과 : Excel Sheet 를 적용한, 해석조건 및 결과 정리 효과적인 폴더 및 Solution 관리 가능
사례 III [Paint Dipping]
목적 : 차체의 수정 및 보완에 따른 Bubble 및 도장이 정상적으로 진행되는 여부 판독 할 수 있도록 자동차의 차체를 페인트 부분에 침수 시켜 표면을 도장하는 과정을 자동화로 진행
내용 : VOF(Volume of Fluid) Multiphase Analysis, Transient Motion, Specialized Post Processing
결과 : 다양한 자동차 Part, Coating 방법, Coating 시간 등에 대한 Dipping 자동화를 수행
사례 IV [차량냉각모듈해석 Process]
목적 : CAD(Pre)를 기준으로 PPT(Post-Processing)결과를 도출하는 전 과정을 자동화함
CFD에 대한 지식이 없는 설계자의 경우도 사용할 수 있도록 제작
효과 : 반복 작업량 감소를 통한 해석시간 단축
차량UnderHood 내부의 변경에 따른 Heat Exchanger의 성능을 파악 가능
GUI 와 Excel을 연동하여 다양한 Parameter의 변경이 가능하여 다양한 설계인자 고려
결과 : Case당 해석 시간을 1/2로 단축하여 전체 개발 기간을 단축 함
사례 IV [차량냉각모듈해석 Process]
Radiator Grill
Condenser
Radiator
Tank
Radiator
Fan
Cold Stream
Air
Target Heat Rejection
Duel Stream Heat Exchanger
Click.... Click ....Click ….
Vehicle Operation
Condenser
Fan
Radiator
사례 V [External Aerodynamic Analysis]
감사합니다.
Q&A
Preparation For Handling Excel Data
•1. JAVA에서 MS Office를 다루기 위한 Class 3개
2. STAR-CCM + 의 Option 에서 Environment - User macro
Classpath 설정
• 3개의 클래스가 저장된 위치 설정
Macro Explanation
STAR CCM+ Class
Excel File Handling Class
반드시 java 파일 명과 같아야 함
제목에 빈칸 허용 불가
같은 폴더 내에 존재하는 Excel 파일 명
제목에 빈칸 허용 불가
반드시 Excel 파일의 Sheet 수가 일치해야 함
rowNum : 읽어드릴 수 있는 Row의 수
cellNum : 읽어드릴 수 있는 Colum의 수
Macro Explanation
변수생성
• Excel Data
Macro Explanation