PreonLab(CFD仿真分析软件)

　　PreonLab是一个基于物理的仿真框架，可以通过该软件仿真自由表面流动效果，您可以在软件上仿真模拟流体，支持通过建立网格的方式模拟，使用网格对象，可以将任意几何图形集成到模拟中，您可以使用文件导入网格或将网格文件拖入PreonLab来添加网格，软件也支持刚体模拟，可以模拟刚体动力学，即相互碰撞的动态刚体对象，另外可以模拟刚体物体和流体之间的双向耦合，PreonLab包含默认情况下使用的基于粒子的刚体求解器，该求解器特别适合于模拟凹形和复杂几何形状，这里小编推荐的是，使用补丁替换主程序就完成激活，需要就下载吧！

软件功能

　　1、高级可视化

　　使用PreonLab，您可以直接渲染体积粒子数据的表面，而无需生成网格。这样一来，您就可以快速从模拟中创建精美的视频，非常适合将您的发现传达给其他人。PreonLab还支持基于物理的折射和反射，从而产生壮观逼真的效果。

　　2、优雅地处理任何几何

　　使用PreonLab，无需对几何图形进行初步的网格划分。所涉及的几何形状或其复杂性没有先决条件。可以使用体积和非体积对象执行流体模拟。使用PreonLab时，即使有孔的重叠几何形状也不会造成问题。因此，PreonLab大大减少了仿真设置的初始工作量。

　　3、获得洞察力

　　PreonLab通过集成绘图和各种不同的传感器，使用户能够充分利用模拟数据。这包括在平面和网格上投影流体属性，力分析，流体体积分析，路径分析，润湿分析等。

　　4、周转时间短

　　PreonLab是一款多功能工具，具有场景设置（预处理），结果仿真和分析（后处理）功能。我们始终高度重视可用性和计算效率，以便尽快解决工程问题。独特，直观的用户界面可快速入门，并大大缩短了学习时间。新手通常可以在两天内开始在其生产案例中使用PreonLab。

软件特色

　　我们认为这受到三个主要因素的影响：效率，可用性和责任感。

　　效率：PreonLab由我们基于点的流体模拟内核PREON®提供支持。 PREON®背后的关键思想是避免使用人工模型和专门模型来捕获现实世界流体的特定属性。相反，PREON®以非常快速且节省资源的方式解决了控制流体流动的基本物理方程式，从而允许以前所未有的分辨率进行模拟。这开辟了全新的模拟可能性范围-在工程开发和设计的早期阶段揭示出新的见解。

　　可靠性：可靠性对于专业软件至关重要。对我们来说，这不仅意味着我们必须在安全性和软件质量方面达到自己的高标准，而且大多数都必须提供满足工程师期望的可靠仿真。可重现的仿真结果和验证是我们日常工作和整个内部质量要求的重点。

　　可用性：我们认为，仿真工具可以使用户友好，并且不应过多地设置数百个选项和参数。我们的目标是尽可能地丰富选项，以便优化您的工作流程，同时最大程度地减少错误配置的机会。 PreonLab大大减少了您的预处理工作，并提供了强大的后处理功能。

安装方法

　　1、打开PreonLabInstaller_Windows_v4_3_3.exe直接安装软件，点击下一步

　　2、提示软件的安装地址C:\Program Files\PreonLab 4.3.3

　　3、提示软件的附加安装设置

　　4、设置软件的快捷方式名字PreonLab 4.3.3

　　5、提示安装准备界面，点击安装

　　6、开始安装主程序，等待安装结束

　　7、如图所示，现在PreonLab已经安装完成

方法

　　1、在文件夹将PreonLab 4.3.3文件夹复制到安装地址C:\Program Files替换完成激活

　　2、将fify2_SSQ.lic复制到软件的安装地址保存

　　3、软件已经激活，可以点击许可信息查看激活信息

　　4、提示permanent说明软件永久激活，如果提示许可证无效就直接点击Import license file导入许可证，将fify2_SSQ.lic导入软件就完成激活

　　5、您可以点击帮助教程查看PreonLab软件的教程文档

　　6、软件是英文，如果你会这款软件就下载吧！

官方教程

　　空气压力

　　气压对象允许模拟环境压力对流体的影响。 在由物体限定的区域中，作用有力，该力取决于空气与流体的压力差。 通过用虚拟空气颗粒填充流体颗粒的空的邻近区域来获得该力。 这些虚拟空气粒子带有用户定义的压力值，该值在计算流体粒子的压力梯度时会考虑在内。 如果将力类型设置为AirForce，则结果力指向流体，而对于VacuumForce，力方向相反。

　　表63显示了气压对象的属性

　　汽车悬架模型

　　在涉水模拟中，轿厢运动越快和/或涉水通道中的水位越高，对轿厢运动的精确建模就变得越来越重要。 碰到水池时，汽车的位置，方向和速度决定了汽车前方的波浪模式，水溅的高度和水的位置，例如水是否流过发动机罩（如 如图35所示）。 因此，工程师必须提供整个通道贯通的速度曲线以及汽车的精确定位和方向。 考虑到后者，弹簧和减震器的轮廓起着重要的作用，因为它们显示了汽车的弹簧质量被作用在汽车底部的力向上推了多远。

　　图35：不使用（左）和使用汽车悬架模型（右）计算的涉水场景的比较。对于带有汽车悬架模型的仿真，在汽车的前盖上没有流体，因为作用在汽车上的流体力将弹簧悬挂的汽车部件向上推，直到前减震器完全偏转为止

　　由于弹簧和减震器的外形取决于汽车与水的相互作用，因此它们大多是事先未知的。 PreonLab提供了一种所谓的半车悬架模型，该模型基于水施加的压力计算弹簧的挠度，并得出簧上的汽车零件相对于未悬挂的零件（即车轮和车轴）的重新定位。 。因此，可以将汽车悬架模型视为一种特殊类型的变换组，该变换组将变换添加到汽车的弹簧几何形状中。请注意，汽车悬架模型可能是可能层次结构的一部分，例如当汽车的总体运动被关键帧定义或由速度曲线定义时，如图36所示。汽车悬架模型需要连接车轮或车轴几何形状到两个

　　图36：具有汽车悬架模型的场景的示例连接图。 Transfor mGroup_1定义了由于汽车和车轮的速度和方向关键帧而引起的整体转换。 CarSuspensionModel_1将由流体作用的力施加到连接的弹簧车零件上。连接输入插槽，以便能够自动得出悬架计算所需的汽车的各种属性，例如汽车的轴距，请参阅表64

　　半车悬架模型

　　半车悬架模型将车分为前后两部分。 通过定义重量分布，您可以沿汽车的轴距移动重心。 重量分布和质心高度共同定义了质心的位置。 轴距是根据连接到汽车悬架模型的前后轴网格自动计算的。 表65至68列出了常规和暂停组的属性以及相应的子组属性。

　　注意：如果在轿厢上增加了额外的重量（即通过增加乘客），则必须提供经过调整的几何形状，或者通过转换组提供由该额外的重量引起的弹簧悬挂的轿厢几何形状的相对平移和旋转，该变换组必须 连接到簧上车几何的Transform输入插槽。 参数input属性确定将显示组Suspension的哪个子组。 如果设置为“ Uniform”，则汽车中的所有弹簧都具有相同的属性，请确认表67。如果将参数输入设置为“ PerAxle”，则可以将前轴和后轴的弹簧参数化，请确认表68。不管选择的参数输入如何，其值 必须指一个车轮的悬架

　　表67：如果参数输入设置为“统一”，则为悬架属性。 这样，参数值将均匀地应用于所有弹簧。

　　表68：如果参数输入设置为PerAxle，则悬架属性。

　　如果启用了非线性弹簧，则显示“非线性弹簧”子组，其属性在表69中进行了描述。

　　我们已经将实现的模型与谐波振荡器的解析解进行了比较，一次是将阻尼系数设置为0，一次将其值设置为> 0。这些图可以在图37中看到。它与解析解完美匹配。

　　最佳实务

　　设置包含汽车悬架模型（CSM）的涉水场景时，请考虑以下先决条件和提示：

　　1.汽车的安装必须使其轴距平行于坐标轴之一。

　　2.必须对汽车进行设置，使其重力方向与轴距正交

　　图37：重力作用在汽车悬架模型上，所有四个车轮的参数均相同。这些图显示了未阻尼（蓝色）和阻尼（红色）配置下的簧载质量（以米为单位）随时间（以秒为单位）的挠度。

　　3.无论是提供线性弹簧常数还是非线性弹簧系数，都将考虑最大弹簧压缩和最大弹簧膨胀。

　　4.通过将CSM的输出Transform插槽与传入的弹簧对象的Transform插槽连接，将定义汽车的弹簧部分（例如，车身）的所有对象连接到CSM。因此，将根据CSM计算的挠度重新排列它们。

　　5.将前轴的（未悬挂）部分连接到FrontAxleTriangleMesh插槽，将后轴的（未悬挂）部分连接到RearAxleTriangleMesh插槽。 CSM将从连接的几何体自动得出轴距。

　　6.在场景中添加一个变换组（TG），并将其传出的Transform插槽连接到Car悬架模型（因此间接连接到汽车的簧上零件），并直接连接到所有未悬挂的汽车零件的传入Transform插槽。

　　7.通过在TG中创建变换关键帧来对汽车运动进行动画处理。

　　固体物体

　　可以使用添加→实体添加实体。实现了不同的标准几何图形尝试，例如长方体，盒子，球体。可以通过File→Import→Import Mesh或通过拖放来导入任意几何。 PreonLab会自动以Preon解算器的分辨率（间距）对带有颗粒的固体进行采样。固体的采样表面充当流体的界面，即采样点定义了一个边界条件，该条件包含在压力系统中。固体颗粒的速度与相应位置处的固体速度相匹配。 Preon求解器计算固体界面和附近的流体粒子之间的粒子间力（附着力和摩擦力）。 PreonLab还可以用于模拟刚体动力学，包括与流体的双向耦合。有关更多信息，请参见第14章。注意：请确保正确设置对象的几何中心，这对于PreonLab是必不可少的，以便计算所需的和正确的固体粒子速度。

　　颗粒极限

　　设置生成的边界粒子的最大数量，以防止分配过多的RAM。最大值以兆粒子为单位，因此限制为1表示一百万个粒子。如果超出此限制，则将在消息窗口上打印警告。在这种情况下，您需要增加流体间距或增加此限制以确保正确的模拟。

　　动态采样

　　在实体表面的静态和动态采样之间切换。如果禁用了动态采样，则在开始模拟（或执行其他需要边界粒子的任务）时，PreonLab会使用粒子对固体的整个表面进行采样。如果启用，PreonLab会将实体划分为块，仅在必要时（例如，如果附近有液体）对块进行采样。在许多情况下，这大大减少了固体颗粒的数量，节省了内存并可能还降低了性能（如果固体移动了）。但是，启用此属性并不能保证实际使用动态采样，因为PreonLab的某些组件尚不支持动态采样。在这种情况下，PreonLab将自动退回到静态采样或发出警告消息。

　　动态粒子删除

　　基于通过插槽DeletionDomain连接到该实体的边界域，在仿真过程中启用或禁用动态粒子删除。这仅对于相对于固体随时间移动的干线管是必需的，根据我们的经验，这是非常罕见的。请注意，此选项可能会花费很多性能，因此请谨慎使用。如果禁用，则边界实体将仅删除实体和边界域之间随时间的相对移动而没有此实体的粒子。此选项当前与动态采样不兼容，启用该选项将强制执行静态采样

　　样本三角形网格

　　如果启用，则粒子采样将在网格上进行，而不是在数学上的基础形状（如立方体或球体）上进行。使用动态采样以获得最佳性能时，应启用此属性。如果从网格文件加载实体曲面，则该属性不存在

　　刚性型

　　定义实体是充当脚本化对象（动画对象）还是动态对象，在这种情况下，将计算对象的物理特性，即重力作用于实体，并与其他实体碰撞。固体也可以定义为固定的。在这种情况下，实体不会在世界空间中移动，但是您可以为物体指定速度。物体将根据该规定速度与流体相互作用。这样，就可以模拟移动的对象而无需真正移动它们。

　　粗糙度

　　定义实体表面的粗糙度。如果此参数为1（默认值），则在虚拟流体膜和流体粒子之间计算的粘度与流体-流体相互作用的粘度匹配。通过将粗糙度设置为较大的值，可以对具有较大摩擦效果的表面进行建模，例如毛毡密封。

　　附着力

　　控制刚体在流体上的附着效果。用于计算力的实施模型由流体求解器的凝聚模型定义。使用PotentialForce模型时，附着力值是一个因素。通过将这个因子乘以接触流体的内聚力，可以计算出有效的内聚力。对于PairwiseForce模型，它是绝对值和独立值。对于此模型，比内聚力值大的附着力会导致流体和固体之间的力比流体对流体粒子的内聚力更强。

　　密度

　　对象的密度。连同体积一起，这对质量进行了细化。

　　热力学

　　默认情况下，不执行固体和流体之间的热力学计算。 您必须通过将系统类型设置为ClosedFixed来单独激活每个实体对象， 请注意，目前尚未计算固体体积内部的温度扩散或固体与空气的热相互作用。

　　已知限制

　　不进行固体内的热扩散。但是，对于ClosedFixed和关键帧，您可以将刚体用作相对于流体的可变热源（或散热器）。此外，目前假设热容和热导率的特性是恒定的，因此与温度无关。

　　薄膜润湿

　　PreonLab引入了模拟润湿薄膜的第一步，该润湿薄膜是液体薄膜的一个子类，即，流体颗粒“粘附”在固体物体的表面上。

　　这些薄膜通常比实际模拟流体动力学所采用的粒径所描述的要薄。因此，我们介绍了润湿薄膜颗粒的概念。它们位于固体表面上。它们在表面上覆盖的区域取决于Preon解算器的分辨率（间距）。但是，它们的高度，即它们所代表的润湿膜的厚度可以比Preon解算器小得多（间距）。它是从润湿薄膜颗粒的质量得出的。这种颗粒的质量最初为零，但一旦与流体颗粒接触，质量就会增加，并且在这两个颗粒之间进行质量交换。当前，这种交换只是时间的函数，但是将来会受到任意条件的限制而得到增强。