軟體運算方式與設定

1.CFD-GEOM（ 前 處 理 ）：

可匯入 AutoCAD 繪製之三維數值模型或於 CFD-GEOM 中建立數值模 型，製作格點系統，做為 CFD 分析運算之範圍。建立格點主要的目的是讓複 雜的計算簡單化，一組排水系統的管路可以劃分為許多區段，將需要計算詳細 的部分，設置較細密之網格，反之，則設置較大之網格。不同大小及形狀的格 點對於系統的計算也會受影響，一般而言，在一定的範圍下，格點越小（代表 格點數越多），則計算的結果會越精準，形狀的不同也會對計算造成影響，格 點的形狀是依據系統內元件的形狀及性質而定，分為三角形、四邊形（用於二 維數值模型）及六面體，圖 4 為三維數值模型網格建製種類概念圖，當三維數 值模型於 AutoCAD 建製完成後，存成.sat 檔，匯入 CFD-GEOM 建立網格，

其分為結構性網格及非結構性網格，而經由模擬之經驗，得知六面體網格較適 用於三維排水系統之數值模型。

圖 5.2 為非結構網格建製之三維數值模型及計算流程概念圖，主要是以三 角形之非結構網格設定為主，結構性網格為輔，製作出三維立體網格。在網格 設定部分，如果將整組排水系統全部設定為三角形格點，會產生大量網格數，

進而增加運算所需時間，所以我們將部分網格數，設定為六面體，來降低網格 數。而此三維數值模型建構之網格數量為 15198cells。圖 5.3 為電腦模擬前處 理部分之六面體網格設定，相較於三角形網格設定，六面體網格製作之複雜度 較高，所耗費時間也較長，但模擬運算較精準，如圖 5.4 所示：

Computational Girl and Boundary Condition Locations

CFD-GEOM Geomatry Modeling

Grid Generation

CFD-ACE+

Model Setup

CFD-VIEW Visualization

IGES, Pro-Engineer, SAT, etc Alternate Geometry Sources

CFD-MicroMesh CFD-VisCART CFD-CADalyzer ICEM CFD/CAE

Gridgen Alternate Gird Sources

CFD-ACE+Solver

Disk Input

Status

圖 5.2 非結構網格建製之三維數值模型與計算流程概念圖

第五章 軟體模擬排水系統

圖 5.3 電腦模擬前處理部分之六面體網格設定

圖 5.4 非 結 構 網 格 與 六 面 體 結 構 網 格 建 製 之 三 維 數 值 模 型

第五章 軟體模擬排水系統

壓縮或可壓縮的問題，而此次分析的問題屬於混合流體及暫態的問題，並且考 慮重力，下列程序即為 CFD-ACE 求解步驟：

（

（2）設定已知參數及邊界條件，包含在數值求解方面，主要用到 Flow Module 以及 Free Surface Module。初始情況，設定一開始數值模型內之流場為空 氣靜止狀態，邊界條件設定橫支管入口為質量流率 4l/s 之定常流排水，伸 頂通氣管及橫主管出口設定為一大氣壓。運用上風法（upwind）計算數值 模型。

（3）設定疊代之次數，是運用疊代法則，此軟體在計算的時候，會用方程式去 對於每一個獨立的變數所影響的分析結果加以反覆的計算，並在每一次的 計算後將分析結果加以改進，使分析結果的誤差值達到最小。

（4）藉由動量方程式求得速度 u﹡、v﹡及 w﹡。

於動量方程式中，包含一項重要的壓力變數，然而目前卻無偏微分方程式 可求其值，故 CFD-ACE 使用 SIMPLEC（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations Consistent）演算法以疊代其解。

3.CFD-VIEW（ 後 處 理 ）：

將 CFD-ACE 之暫態數值運算結果全部匯入 CFD-VIEW 中，將可分析空 氣壓力及呈現水流情形，為了更真實呈現水流之中流體現象，我們將不使用軟 體內建之呈現方式，將排水管更改為白透明之水管，而水流部分則改為透明之 淡藍色流體，捨棄內建之漸層色，並將排水系統加上適度之陰影，在運轉至適 當視角，經由電腦運算存檔，將所有暫態之運算數據，串成一完整之動態影像。

後處理，將可協助使用者了解複雜之流體現象及評估分析結果之可信度。

漸層等表現法，調整所需觀看之角度或細節，完成後可存成圖片檔或動畫檔播 放。在探討結果方面，可選擇所需觀測位置，做切面，探討其物理現象，計算 所需數值，此部分可提供大量及精確之模擬數值，並可繪製成圖表。

輸出模擬結果

CFD-VIEW

探討結果

穩態 暫態

選取物件

設定預觀察之物理現象

表現法

觀看角度

存成JEPG圖片檔 存成Animated GIF檔 流動u.v.w

壓力P 流量LiqVoF

顏色 光影 漸層

欲探討之物件切面

欲探討之物理現象

繪製圖表

圖 5.5 CFD-VIEW 的使用流程圖

第五章 軟體模擬排水系統