第 3 章 教程-振动筛

(第一部分)了解如何定义振动筛的振动运动。

(第二部分)使用用户进程、自定义曲线和时间图功能来分析振动筛的筛分效率。

(第三部分)了解如何通过optiSLang对振动筛的筛分效率进行优化分析。

3.1. 第一部分:项目设置与处理

3.1.1. 目标

本教程的主要目的是学习如何定义振动筛的振动运动。

您将了解如何:

  • 定义振动运动

  • 定义颗粒尺寸分布(PSD)

  • 设置自定义域限制

  • 延长仿真持续时间

您将使用这些功能:

  • Motion Frames

3.1.2. 前提条件

本教程假设您已经熟悉Rocky用户界面(UI)和项目工作流程。

  • 如果不是这种情况,请在开始本教程之前,参考教程01-传送槽了解关于Rocky用法的基本介绍。

3.1.3. 几何结构

 

本教程中的几何结构由以下部分组成:

  • 振动筛

在教程目录中可以找到.stl文件。

3.1.4. 项目创建

要开始本教程的步骤,请执行以下操作:

  1. 此处下载dem_tut03_files.zip文件。

  2. dem_tut03_files.zip解压缩到您的工作目录。

  3. 打开Rocky 2025 R1。(在程序菜单中查找Rocky 2025 R1或使用桌面快捷方式)。

  4. 从Rocky程序中,单击New Project按钮,或者从File菜单中,单击New Project(Ctrl+N)。

     

3.1.5. 项目详细信息

Study实体涵盖了仿真设置的第一步。目的是为项目定义任何有用的信息。

 

  1. Data面板中,单击Study

  2. Data Editors面板中,编辑参数(如图所示)。

     

3.1.6. 物理定义

对于Physics步骤,我们将设置滚动阻力模型,然后降低数值软化因子,以减少仿真时间。


重要:  降低数值软化因子可能会导致颗粒之间以及颗粒与边界之间过度重叠。


 

  1. Data面板中,选择Physics。

  2. Data Editors面板中,选择Momentum子选项卡,然后设置Rolling Resistance ModelNumerical Softening Factor

     

3.1.7. 几何结构导入

对于Geometries步骤,我们将导入.stl格式的Wall几何结构文件,然后添加一个Surface以便稍后与Inlet关联,并将颗粒释放到域中。

 

  1. Data面板中,右键单击Geometries,然后单击Import Wall

  2. Select file to import对话框中,导航到您之前下载的dem_tut03_files文件夹,找到geometry文件夹,选择以下文件,然后单击Open:

    • screen.stl

  3. (如果您尚未保存项目,请现在保存)。

  4. Import File Info对话框中,选择mm作为Import Unit,确保Convert Y and Z axes选项被清除,然后单击OK

     

3.1.8. 查看几何结构

导入几何结构后,您可以在新的3D View窗口中可视化它。为此:

  1. 将Geometries实体从Data面板拖放到工作区。将出现一个新的3D View窗口,显示您导入的几何结构(如图所示)。

     

3.1.9. 入口表面定义

现在让我们定义入口Surface

  1. Data面板中,右键单击Geometries,然后单击Create Rectangular Surface

  2. Geometries下方,选择新创建的Rectangular Surface <01>条目。

  3. Data Editors面板中,在Rectangular Surface子选项卡上,定义:Center CoordinatesWidth(如图所示)。

     

3.1.10. 出口表面定义

让我们定义出口Surface

  1. Data面板中,右键单击Geometries,然后单击Create Rectangular Surface

  2. Geometries下方,选择新创建的Rectangular Surface <02>条目。

  3. Data Editors面板中,在Rectangular Surface子选项卡上,定义:Center CoordinatesWidth(如图所示)。

     

3.1.11. 边界运动

 

对于Motion Frames步骤,单轴Periodic Translation (Vibration)运动(显示为黄色)将在运动坐标系内定义,然后应用于振动筛几何结构。

为了评估振动筛的分离效率,将对以下项进行比较:

  • 进料材料:最初注入的颗粒质量。

  • 筛网溢出:没有通过振动筛的颗粒质量。

  • 筛网下溢:通过了振动筛的颗粒质量。

3.1.12. 运动坐标系-振动和钟摆

顾名思义,Periodic Translation (Vibration)Periodic Rotation (Pendulum)运动分别是TranslationRotation运动的周期性版本。

当选择这些运动Type中的任何一个时,以下选项可用:

  • Initial Frequency:在Start Time,每秒的振荡次数。

  • Initial Amplitude:在Start Time,在指定Direction上的最大位移。

  • Direction:沿着坐标系局部轴的振动方向。

  • Initial Phase:沿着正弦波开始运动的点。

  • Frequency Variation:频率的变化率。

  • Amplitude Variation:振幅的变化率。

最后三项定义了周期运动的振荡,如下所述。

3.1.13. 周期运动——振荡

对于周期运动类型,如VibrationPendulum,通过指定正弦波的AmplitudeFrequencyInitial Phase值来定义振荡。

  • Amplitude定义了相对于原点的位移距离。

  • Frequency定义了每秒将发生的完整周期数量。

  • Initial Phase值定义了沿着正弦波开始运动的点。

为了帮助说明这些设置在实践中是如何工作的,我们来看一些Initial Phase的示例。

3.1.14. 周期运动–初始相位

Initial Phase值为零度(默认),会使正弦波从运动的中心点开始。

对于简单的线性振荡,坐标系将按如下方式移动:

  1. 坐标系运动从定义的位置开始

  2. 坐标系沿指定方向移动,直到达到最大振幅

  3. 坐标系反转方向,经过起始位置并继续,直到达到最小振幅

  4. 坐标系通过再次反转方向回到初始位置来完成周期

 

改变Initial Phase,会改变运动的开始位置。该值为90度表示正弦波的起点移动到最大振幅。

在简单的线性振荡示例中:

  1. 坐标系运动以最大振幅沿指定方向开始运动

  2. 坐标系反转方向,经过起始位置并继续,直到达到最小振幅

  3. 坐标系再次反转方向,在最大振幅位置结束周期

 

3.1.15. 振动振荡

对于本教程,我们希望振动运动的正弦波从运动的中心点开始(Initial Phase = 0)。

我们还想要一个恒定的振荡,因此将我们的FrequencyAmplitude Variation都设置为0

3.1.16. 运动坐标系

按照说明在新的运动坐标系中定义该运动。

 

  1. 要添加新的运动坐标系,从Data面板中,右键单击Motion Frames,然后选择Create Motion Frame。

     

  2. 要可视化新创建的坐标系,单击Motion Frames,然后在Data Editors面板中,单击Preview。将出现一个显示了几何结构和已创建坐标系的新窗口。

    您可以通过更改Default axes size参数来调整坐标系轴尺寸。

  3. Data面板中,选择新的Frame <01>条目。

  4. Data Editors面板中,选择Frame选项卡,然后定义:

    • 名称:Vibration Motion

    • Relative Orientation | AngleVector

  5. 要使用这个坐标系创建一个新的运动,单击绿色加号按钮(添加运动)

  6. 定义TypeDirection

     

  7. Initial FrequencyInitial Amplitude设置为变量,用于进一步优化分析(第三部分)。


    提示:  在Rocky中,通过在参数值字段中键入名称而不是数值,可以将参数设置为变量。在这种情况下,会自动出现设置变量Initial Value的对话框。然后,您可以通过Input选项卡在Expressions/Variables面板上检查(和编辑)您的变量值。


    • Initial Frequency定义为Frequency,在字段外面单击,并将Initial Value定义为15 Hz

       

    • Initial Amplitude定义为Amplitude,并将Initial Value定义为0.02 m

       

    • 从Menu | Tools中,启用Expressions/Variables面板,并在Input选项卡中检查您的Variables

        

当创建完Motion Frame后,必须将其分配给screen

  1. Data面板中,在Geometries下方选择screen

  2. Data Editors面板中,在Wall选项卡上,从Motion Frame下拉列表中选择Vibration Motion(如图所示)。

     

对于本教程,由于几何结构有一个分配了位移的运动,可以使用Motion Preview窗口预览该运动。

Time工具栏可用于播放预览。黄色的滑块表示尚未处理仿真。

3.1.17. 材料定义

对于Materials步骤,将只使用两种材料:一种用于所有几何结构部分(Default Boundary),另一种用于颗粒(Default Particle)。

 

对于本教程,保留这些材料的所有默认值。

3.1.18. 材料之间的相互作用

要设置相互作用属性,请执行以下操作:

 

  1. Data面板中,选择Materials。从Data Editors面板选择Materials Interactions选项卡。

  2. Data Editors面板的左侧下拉列表中,选择Default Particles,并从右侧下拉列表中,选择其中的一对:Default ParticlesDefault Boundary

  3. 根据下面显示的组合,保留默认设置的所有值。

     

     

3.1.19. 颗粒组定义

对于Particles步骤,我们将创建一个新的球形颗粒组,它包括一系列不同的尺寸,并增加一些滚动阻力。

 

  1. Data面板中,右键单击Particles,然后选择Create Particle

     

    在Particles下方创建了一个新的颗粒组。

  2. 选择新创建的Particle <01>条目以编辑其参数。

3.1.20. 颗粒尺寸分布(PSD)

在Rocky中,您可以为颗粒设置Particle Size Distribution(PSD),而不是单个常量值。

根据筛分分析,Rocky使用小于指定尺寸的颗粒的离散Size范围和Cumulative %质量。

对于本教程,使用了下图所示的PSD,其中最小颗粒为0.1 m,最大颗粒为0.5 m。

根据提供的PSD,50%的样品质量低于0.15 m。

  

3.1.21. 颗粒组定义

要为此仿真设置颗粒,请执行以下步骤:

  1. Data Editors面板的Size子选项卡中,单击Add按钮(绿色加号),直到您有五个尺寸定义行。

  2. 对于每一行,定义SizeCumulative %(如图所示)。

     

  3. Movement子选项卡中,定义Rolling Resistance(如图所示)。

     

  4. 要可视化新创建的颗粒,单击View。出现了一个新的Particles Details窗口,显示了(透明)颗粒几何结构、其几何中心(黄点)和质心(蓝点)。

     


    注意:  当整个颗粒的密度均匀时,几何中心和质心重合。


3.1.22. 质量流定义

对于Inlets and Outlets步骤,我们将创建一个颗粒入口和出口,然后将它们关联到我们之前创建的表面。

 

  1. Data面板中,右键单击Inlets and Outlets,然后选择Create Particle Inlet

     

    Inlets and Outlets下创建一个新条目。

  2. 选择新创建的Particle Inlet <01>条目,然后从Data Editors面板中,按照下图中的指定值修改参数:

  3. Particle Inlet主选项卡中,从Entry Point下拉列表中选择Rectangular Surface <01>(如图所示)。

  4. Particles子选项卡中,执行以下操作:

    1. 单击绿色加号按钮,以添加新的颗粒质量流率行。

    2. Particle列中,从下拉列表中选择Particle <01>,然后以t/h为单位定义Mass Flow Rate(如图所示)。

     

  5. Time子选项卡中,定义Stop时间(如图所示)。

     

  6. Data面板右键点击Inlets and Outlets,然后选择Create Outlet

     

    Inlets and Outlets下创建一个新条目。

  7. 选择新创建的Outlet <01>条目,然后从Data Editors面板中,按照下图中的指定值修改参数:

  8. 在主Outlet选项卡中,从Exit Point下拉列表中选择Rectangular Surface <02>(如图所示)。

     

3.1.23. 域设置

对于Domain Settings步骤,我们将定义一个超出几何结构限制的自定义边界框。

这样做将允许Rocky计算溢出区域中的颗粒。

  • 默认情况下,Rocky会根据Geometries的边界限制自动创建一个域框。

  • 超出这些限制的任何颗粒都将从仿真中消除(如图所示)。

  • 这些默认设置不适用于振动筛,因为颗粒会在到达溢出区域之前被消除。

 

要设置边界限制:

 

  1. Data面板中,单击Domain Settings

  2. Data Editors面板中,清除Use Boundary Limits复选框,然后定义Min ValuesMax Values(如图所示)。

     

3.1.24. 求解器定义

现在让我们设置求解器:

  1. Data面板中,单击Solver,然后从Data Editors面板中,选择Solver选项卡。

  2. Time子选项卡中,定义:Simulation DurationOutput Settings: Time Interval

     


    提示:  更频繁地保存输出将提供更好的振动视图。


  3. General子选项卡中,设置Simulation TargetNumber of Processors(如图所示)。

     


    注意:  特别是对于本教程,请确保将Number of Processors设置为1。这将确保仿真结果对于后面的后处理是一致的。


  4. 单击Start

出现Simulation Summary屏幕。该窗口将自行消失,然后开始处理。

 


提示:  您也可以从Solver | Summary选项卡中查看此信息。


3.1.25. 仿真

 

要在处理过程中可视化仿真,请执行以下操作:

  1. Window菜单中,单击New 3D View

  2. 单击Refresh按钮(或使用Auto Refresh复选框),以在处理过程中查看结果。

随着仿真的进行,可以实时查看颗粒状态。

仿真速度取决于各种因素,例如:

  • 颗粒形状和用于定义形状的顶点数量

  • 任何时候仿真域中的接触数量

  • 用于定义几何结构的网格单元数量

  • 最小颗粒尺寸和材料硬度

  • 文件输出的频率

3.1.26. 延长仿真持续时间

仿真处理完成后,很明显,最初10 sSimulation Duration对于此分析来说不够长。

  • 通过观察许多颗粒在仿真结束时没有离开该域可以看出这一点。

 

  1. 为了扩展仿真而不丢失结果,从Solver选项卡,单击Extend

     

  2. Extend Simulation窗口,定义Extend by值(如图所示),然后单击OK

     

  3. Data Editors面板上,从Solver | Time选项卡中,请注意Simulation Duration已更新,显示了新的总时间为25 s

  4. 单击Resume继续处理。

     

3.1.27. 求解器定义

再次出现Simulation Summary屏幕。它将自行消失,然后继续处理。

 

3.1.28. 振动筛验证

在新扩展的仿真(25 s)结束时,振动筛上没有留下任何颗粒(如图所示)。

 

这意味着我们可以准备分析仿真结果了。

3.1.29. 帮助-用户手册

这样就完成了本教程的第一部分。

如欲了解有关任何主题的更多信息,我们建议您搜索User Manual,其中提供了工具和参数的详细说明。

要访问该手册,从主Toolbar中单击Help,指向Manuals,然后单击User Manual

 

3.1.30. 结论

Rocky可用于振动筛仿真的设置与处理。

在本教程中,您可以:

  • 使用Motion Frames设置振动运动

  • 定义颗粒尺寸分布(PSD)

  • 设置自定义域限制

  • 延长仿真持续时间

下一步是什么?如果您成功完成了本教程,就随时可进入第二部分,对该项目进行后期处理。

3.2. 第二部分:后处理

3.2.1. 目标

本教程的主要目的是学习如何使用用户进程、自定义曲线和时间图功能来分析振动筛的筛分效率。我们将从第一部分结束的地方继续。

您将了解如何:

  • 采用用户进程来定义不同的分析区域

  • 创建自定义曲线

  • 创建时间图表格视图并添加自定义函数

  • 查看和自定义直方图

您将使用这些功能:

  • 用户进程,包括:

    • 立方体(Cube)

    • 属性

    • 颗粒时间选择

  • 曲线

  • 时间图

  • 直方图

3.2.2. 前提条件

本教程假设您已经熟悉Rocky用户界面(UI)和项目工作流程。

  • 如果不是这种情况,请在开始本教程之前,参考教程01-传送槽了解关于Rocky用法的基本介绍。

3.2.3. 打开项目

  1. 如果您已完成本教程的第一部分,请确保项目在Rocky中是打开的。(第二部分将从第一部分终止的地方继续。)

  2. 如果您没有完成第一部分中的项目,请执行以下所有操作:

    1. 此处下载dem_tut03_files.zip文件。

    2. dem_tut03_files.zip解压缩至工作目录。

    3. 打开Rocky 2025 R1。

    4. 从Rocky程序点击Open Project按钮,找到tutorial_03_input_files文件夹,然后从tutorial_03_A_pre-processing文件夹中打开tutorial_03_A_pre-processing.rocky文件。

      从Rocky程序点击Open Project按钮,找到dem_tut03_files文件夹,然后从tutorial_03_A_pre-processing文件夹中打开tutorial_03_A_pre-processing.rocky文件。

    5. 处理仿真。(从Simulation工具栏点击Start按钮。)

  3. 完成仿真后,您就可以开始第二部分了。

3.2.4. 后处理–振动筛效率

在本教程中,将计算振动筛效率。由于筛网的筛孔尺寸为180 mm:

  • 直径> 180 mm的Particles将被视为Oversized Particles

  • 直径< 180 mm的Particles将被视为Undersized Particles

 

基于Oversized的振动筛效率:

公式 3–. 


基于Undersized的振动筛效率:

公式 3–. 


Total振动筛效率:

公式 3–. 


为了计算必要的变量,必须使用以下User Processes对颗粒进行采样:

  • Cubes:一个用于说明通过了筛网的颗粒(下溢),另一个用于说明没有通过筛网的颗粒(溢出)。

  • Filters:第三,在不同的位置按尺寸过滤颗粒。

 

3.2.5. 用户进程–立方体

第一个User Process将是Cube。要创建它,请按照下列步骤操作:

  1. Data面板中,右键单击Particles,指向Processes,然后选择Cube

  2. Data Editors面板中,确保选择了Cube选项卡,然后将Name更改为Underflow,并使用下图中显示的值来定义CenterMagnitudeOrientation | MethodRotation

     

要创建第二个Cube,请执行以下操作:

  1. Data面板的User Processes下方,右键单击Underflow用户进程,然后选择Duplicate

  2. 会出现一个新的Underflow <01>条目,其值与您之前输入的值相同。

  3. 对于这个新的立方体条目,将Name更改为Overflow,并使用图像中显示的值来定义CenterMagnitude(如图所示)。

     

对于本教程,当您在Data面板中选择其中一个立方体时,3D View此时应以蓝色显示立方体。

  

3.2.6. 用户进程-过滤器

要完成样本创建,必须根据尺寸对馈送的颗粒和最终进入Overflow立方体的颗粒进行划分。(这对于Undersized立方体中的颗粒没有必要,因为所有筛分的颗粒都小于180 mm。)

要创建这些尺寸过滤器,将在以下三个过程中使用Filter User Process

  • Undersized in Feed:由Particle Size过滤器小于180 mm的Particles生成

  • Oversized in Feed:由Particle Size过滤器大于180 mm的Particles生成

  • Oversized in Overflow:由Particle Size过滤器大于180 mm的Overflow生成

要设置Filter用户进程:

  1. 右键单击Particles,指向Processes,然后选择Filter

    Underflow下方创建了一个新的Filter <01>条目。

  2. 对于此新条目,将Name更改为Undersized in Feed,并使用图像中显示的值作为PropertyTypeMaximum value

     

  3. 对于第二个Filter,右键单击Data面板中的Undersized in Feed,然后选择Duplicate。将出现一个新的Undersized in Feed <01>条目,其值与您之前设置的值相同。

  4. 对于此新进程,将Name更改为Oversized in Feed,并使用图像中显示的值作为Minimum valueMaximum value

     

  5. 对于第三个Filter,右键点击Overflow(立方体),指向Processes,然后选择Filter。出现了一个新的Filter <01>条目。

  6. 对于这个进程,将Name更改为Oversized in Overflow,并使用图像中显示的值作为FilterType、Minimum valueMaximum value

     

请花一些时间验证三个Filter User Processes是否与下图中的设置相匹配。

 

3.2.7. 包含移除的颗粒

为了正确评估振动筛效率,需要考虑通过振动筛的所有质量和留在振动筛上方的质量。

Rocky有两种不同的方法来包含越过边界限制的颗粒:

  • Custom Curves:可以在Rocky中自定义曲线,以包括基于多个Properties的时间函数和高级曲线。

  • Particles Time Selection:时间过滤器可用于包含给定时间范围内特定样本中存在的所有颗粒。

对于本教程,Custom Curves将用于计算振动筛效率,而Particles Time Selection将用于比较FeedOverflow区域中的PSD。

3.2.8. 自定义曲线

ParticlesGeometries创建的Custom Curve将可用于此项目中所有关联的User Processes,以及未来在此计算机上完成的任何Rocky项目。

要为本教程创建自定义曲线:

  1. Data面板中,选择Particles

  2. Data Editors面板中,在Curves选项卡上,选择Add new custom curve图标(如图所示)。

     

  3. 从出现的Add new窗口中,输入NameOutput unit(如图所示)。

  4. Inputs下方,您必须选择将用于定义新的Custom Curve的所有曲线。在这个案例中,选择Particles Mass Flow In,它将计算在给定时间进入一个区域的质量流。

  5. 单击OK

     

Custom Curves窗口出现,并且选中了新曲线。

我们将在此Total Mass In曲线中使用的函数是cumsum(),它将返回一段时间内所选变量的累积和。

Expression下面列出了可用的Variables,以及它们的AssociationUnit

继续定义曲线,如下所示:

  1. Expression字段中,输入所示表达式,以所需单位(kg)计算进入域的颗粒质量总和。

  2. 单击OK

     

新的Total Mass In (Custom)曲线现在位于Curves选项卡中的custom下方。

 


提示:  如果您的曲线没有立即出现在Curves选项卡中,请在Data面板中选择另一项,然后返回该选项卡刷新。


请注意,该自定义曲线将可用于基于Particles实体创建的任何其他User Process。它也可用于您在这台计算机上运行的任何未来的Rocky项目。

为了可视化曲线,我们现在将创建一个Time Plot

  1. Window菜单中,单击New Time Plot(或单击Ctrl + T

  2. Data面板中,在User Processes下方选择Underflow

  3. Data Editors面板中,在Curves选项卡上,将Total Mass In (Custom)曲线拖放到网格上。


    注意:  由于涉及到计算,可能需要几分钟才能显示数据。



    提示:  为了确保曲线以正确的顺序出现,最好等待一条曲线完成处理后再添加下一条曲线。


  4. Curves选项卡中为以下每个User Processes逐个拖放Total Mass In (Custom)曲线:


    注意:  遵循这个顺序很重要。


    1. Oversized in Overflow

    2. Undersized in Feed

    3. Oversized in Feed

    Time Plot现在应该显示了四个数据集(如图所示)。

     


    注意:  添加曲线的顺序会影响Table选项卡的列顺序(如下所示)。


  5. 要进行进一步的优化分析(第三部分),请选择Expressions/Variables面板的Output选项卡(在第一部分中已启用),并将相同的四条曲线(Total Mass In (Custom) - UnderflowOversized in OverflowUndersized in FeedOversized in Feed用户进程)拖放到Output Variables字段中。

     

  6. 请注意,对于每个输出变量,默认设置考虑与最后输出值匹配的曲线的最大值。

  7. 逐一编辑输出变量(单击 ),并相应地为每个变量定义Name

     


    提示:  步骤5到7允许并有利于使用optiSLang进行优化分析(第三部分)。


3.2.9. 表格视图

Rocky允许您使用Table视图在Time Plot中创建Formulas

  1. 要切换到此视图,从Time Plot窗口的左上角,单击Table选项卡。

请花一些时间确保Element行中的数据与屏幕截图的列顺序相匹配。将根据此顺序计算三种效率。

 

  1. 要定义每个公式,请单击Add Formula,然后在Add Expression窗口中,填写Curve CaptionCurve Expression值,如下所示。

     

  2. Add Expression窗口中,定义所有三个方程,如下所示。请记住,列顺序很重要,因此请确保按照指定的顺序正确定义EUEO

    公式 3–. 


     

    公式 3–. 


     

    公式 3–. 


     

3.2.10. 后处理–振动筛效率

Table选项卡中,可以通过查看表格最末端的数据来评估筛分效率:

 

  • EU = 0.690725

  • EO = 1

  • E = EU * EO = 0.690725


注意:  您最终在项目中得到的值可能与本教程中显示的值略有不同。


Undersized效率(Eu)达到1(最大值)意味着输入的每一个Undersized颗粒都根据需要通过了筛子。

  • 在这个案例中,EU = 0.690725,这意味着并非所有Undersized颗粒都能通过筛网。查看3D视图,我们可以看到许多较小的颗粒与较大的颗粒一起从溢出区域中流出。

     

  • 调整振动可以提高筛分效率,重新设计筛网也是如此。

Oversized效率(Eo)达到1(最大值)意味着所有输入的Oversized颗粒在筛网上移动,并根据需要进入溢出区域(在此案例中)。

3.2.11. 颗粒时间选择

Particles Time Selection是基于仿真时间对颗粒进行采样的强大工具。

将为整个域创建第一个Particles Time Selection,因此这应该为Particles实体创建。

  1. Data面板中,右键单击Particles,指向Processes,然后选择Particles Time Selection。出现了一个新的Particles Time Selection <01>实体。

  2. Data Editors面板中,选择Time Selection选项卡。

  3. Name更改为PSD_Feed,要包括整个时间范围,请从Domain Range下拉列表中选择All

     

Overflow立方体重复相同的过程。

  1. Data面板中,右键单击Overflow,指向Processes,然后选择Particles Time Selection

  2. Data Editors面板中,选择Time Selection选项卡,然后将Name更改为PSD_Overflow

  3. Domain Range下拉列表中,选择All(如图所示)。

     

 

请花一些时间验证两个Particles Time Selection是否与图像中的设置匹配。

 

3.2.12. 直方图

Histograms用于创建条形图,显示了Properties值及其在给定Output中所选样本之间的分布。

在本教程中,我们将使用直方图来比较Feed的PSD和Overflow的PSD。

  1. 要创建Histogram,从Window菜单中选择New Histogram(或使用快捷键Ctrl+H)。

  2. Data面板中,选择PSD_Feed

  3. Data Editors面板中选择Properties选项卡,然后将Particle Size拖放到Histogram窗口。

  4. 重复此过程,将PSD_Overflow过程的Particle Size属性包含在直方图中。

结果如下所示。

 

  1. 默认设置提供了一个难以分析的图。要改进分析,单击Histogram窗口左上角的Configure histogram图标。

出现了Configure Histogram窗口。

累积PSD分布图与指定尺寸之间绘制的质量呈线性关系。

  1. 要复制此图,选择分布Weight,增加Number of Bins,并勾选Cumulative BinsPercent Values(如图所示)。

  2. 通过选择Particle Size(在Properties下方),然后将Limits更改为User Defined(如图所示),可以指定轴限制。

  3. 指定MinMax值(如图所示),然后单击OK

     

3.2.13. PSD直方图

与默认设置相比,重新配置的直方图更好地说明了筛分前后的PSD有何不同。

Feed的PSD(绿色条)显示了较小尺寸的质量百分比较高。

还可以看出,小于筛网孔径的颗粒已经从溢出区域离开了筛网。

 

3.2.14. 帮助-用户手册

这样就完成了本教程的第二部分。

如欲了解有关任何主题的更多信息,我们建议您搜索User Manual,其中提供了工具和参数的详细说明。

要访问该选项,从主Toolbar中单击Help,指向Manuals,然后单击User Manual选项。

3.2.15. 结论

Rocky可用于分析我们在第一部分中创建的振动筛仿真的筛分效率。

在本教程中,您可以:

  • 使用CubeFilterParticles Time Selection用户进程来计算颗粒筛分效率

  • 创建自定义曲线

  • Time Plot中绘制数据,并使用表格视图添加自定义函数

  • 使用Histogram来绘制和比较效率结果

下一步是什么?如果您成功完成了本教程,那么您就可以进入第三部分,并使用optiSLang优化这个项目了。

3.3. 第三部分:后处理–优化

3.3.1. 目标

本教程的主要目的是了解如何通过optiSLang对振动筛的筛分效率进行优化分析。我们将从第二部分结束的地方继续。

您将了解如何:

  • 设置optiSLang项目,以优化Rocky项目

  • 定义标准变量

  • 设置参数范围

您将使用此功能:

  • optiSLang Optimization wizard

3.3.2. 前提条件

要完成本教程,您需要在计算机上拥有以下两项:

  • (1)Ansys optiSLang 2025 R1的许可证。

  • (2)Rocky 2025 R1或更高版本的许可证。

  • (3)Tutorial 03项目文件夹,其中第一部分和第二部分的数据已进行了处理。


    重要:  如果您跳过第一部分并使用已经设置的tutorial_03_A_pre-processing.rocky项目文件来浏览第二部分,您将必须遵循第3.1.15节中的步骤7(第一部分)来为优化分析创建Rocky输入。如果您一步步地完成了第一部分,您就可以开始第三部分了。



重要:  本教程假设您已经熟悉以下程序和资源:

  • Ansys optiSLang平台。

  • Rocky用户界面(UI)和项目工作流程。

    • 如果不是这种情况,请在开始本教程之前,参考教程01-传送槽了解关于Rocky用法的基本介绍。


3.3.3. 项目创建

当在optiSLang中运行任何分析时,一些文件会在项目文件夹中创建。好的做法是,您可以将只包含Tutorial 03 Rocky文件(.rocky文件和.rocky.files文件夹)的文件夹作为您的项目目录,以开始optiSLang项目创建。

要开始optiSLang项目创建的步骤,请执行以下操作:

  1. 打开optiSLang 2025 R1。

  2. 从optiSLang New Project字段中,选择Guided开始项目设置。

     

  3. Solver Wizard窗口中,选择Ansys Rocky

     

  4. Select project file对话框,转到您的项目目录,并选择您的Tutorial 03项目文件。

    选择Rocky项目后,将出现一个新窗口,选择一个python脚本(由optiSLang自动创建)来导出Rocky结果。

  5. Choose Rocky script to export results.,选择项目目录中的全新export_rocky_outputs.py并单击Open

    Rocky打开加载的选定项目,并会保存一份不包含结果的副本,询问您是否要删除结果。

  6. 单击Yes,完成向导设置(项目关闭)。

  7. 从optiSLang菜单中,单击Save current project按钮 ,并从Save Project对话框中,选择您的项目目录,将File name定义为tutorial_03_optimization,然后单击Save

    optiSLang中的项目Schematic现在应该看起来像这样:

     

    您的项目目录应该类似于下图。

     

3.3.4. 优化设置–参数化输入

许多分析可以在optiSLang中通过其Wizards来完成,其可以指导用户完成项目设置。在本教程中,我们将使用Optimization wizard来启动我们的Rocky项目优化设置。


提示:  您可以通过窗口右上角的optiSLang用户界面访问Wizards面板。


 

按照以下步骤配置优化设置。

  1. Wizards面板中,将Optimization wizard拖放到项目SchematicParametric solver system框中。

     

    Optimization Wizard对话框显示了Parametrize Inputs


    注意:  optiSLang加载了我们在本教程第一部分中定义为变量的Rocky输入。


  2. 根据下图设置两个参数的Range,然后单击Next >

     

注意,optiSLang考虑输入限制值来定义将在Rocky中进行后处理的设计点。例如,在这个案例中,Frequency将在10 Hz20 Hz之间变化,而Amplitude将在0.014 m0.026 m之间变化。

3.3.5. 优化设置-标准

在向导的Criteria步骤中,您可以使用Rocky输入和输出来定义新变量,甚至在它们之间执行数学运算。在这一步中,您还可以定义一个Objective,以优化您希望从Rocky仿真中获得的响应。

对于这一步,我们希望将振动筛效率(在第二部分,在Rocky中已定义)定义为optiSLang中的Variable,并为其设置Objective。为此,请按照所示的步骤和图像进行操作。

  1. Criteria | Create new字段中,单击Variable按钮三次,单击Objective按钮一次。

  2. 为每个新Variable定义NameExpression


    注意:  这个过程类似于在第二部分在Rocky中的Time PlotTable中完成的过程。


  3. 为目标定义ExpressionCriterion,以最大限度提高振动筛效率。

     

  4. 单击Next >继续设置您的优化项目。

3.3.6. 优化设置–优化方法

Optimization method步骤中,您可以设置参数,以定义optiSLang如何使用评估的设计点来处理仿真。要获得关于这些计算的具体信息,请查阅optiSLang文档。

对于本教程,我们将定义要处理的最大仿真数量,并将其他参数作为默认值。

  1. 定义Maximum number of design evaluations,并单击Next >

     

  2. Additional options上,您可以选择在优化处理期间或完成后可视化后处理。对于本教程的目的而言,我们只需要在结束时对其可视化,因此您可以保留默认设置,然后单击Finish

     

您的项目Schematic现在应该类似于下图。

 

3.3.7. 优化设置–运行

在完成向导的每个部分之后,我们就可以运行优化案例了。

  1. 在optiSLang用户界面的左上角,单击Run按钮 运行优化分析。


    注意:  对于评估的每个设计点,Rocky打开振幅和频率值设置并处理仿真。


您可以在optiSLang用户界面中检查您的分析进度。

 

当算法完成分析运行时,后处理窗口会自动打开。如果您重新打开项目,您可以通过双击项目Schematic中的Postprocessing来访问相同的数据。

3.3.8. 优化分析–结果

默认情况下,optiSLang显示四个后处理结果面板(如图所示):HistoryResponse valuesDesign parameterCriteria data

 

下面将详细介绍每一个面板。

  1. 历史

     

    该面板通过振幅和频率(设计点)的不同组合显示目标的发展过程。它还表明了解决方案在哪个设计点可以获得最佳结果。


    注意:  您可以单击绘图中的每个(设计)点,并在其他面板中查看其结果。默认情况下,选定的设计点对于优化目的是最佳的。


  2. Response values

     

    该面板显示了第一个面板中所选设计点的每个Rocky输出变量的结果值。

  3. Design parameter

     

    该面板显示了所选设计点的Rocky输入变量(振幅和频率)的值。

  4. Criteria data

     

    该面板显示了在优化向导的Criteria步骤中为所选设计点定义的变量的数值。


    注意:  与第二部分中观察到的情况相比,优化项目带来了振动筛效率的提高,从0.69提高到0.98。



    注意:  您的结果可能与本教程中给出的结果略有不同。


3.3.9. 帮助–Ansys学习中心

这样就完成了本教程的第三部分。

有关上述任何主题的更多信息,我们建议您完成Ansys创新空间(AIS)Ansys学习中心(ALH)提供的optiSLang课程。

3.3.10. 结论

Ansys optiSLang可用于优化我们在第一部分中创建并在第二部分中进行后处理的振动筛仿真的筛分效率。

在本教程中,您可以:

  • 使用Rocky和optiSLang创建一个耦合项目

  • 使用Optimization wizard

  • 参数化并定义Rocky变量的分析范围

  • 定义和分析一个Objective,以指导优化过程

下一步是什么?如果您已成功完成本教程,就可继续进行下一个教程操作。