边界层网格(BLM)技术大跃进复杂几何模流分析事半功倍

K哥

在进行复杂几何模型的模流分析时，需要高质量的网格，才能获得准确分析结果。因此找出最合适的网格产生方式，成为模流分析最重要的前置工作。而Moldex3DDesigner BLM (Boundary Layer Mesh；边界层网格）正是能有效帮助网格建造和分析工作顺利进行的最佳解决方案。
什么是「边界层网格(BLM)」？

边界层网格(BoundaryLayer Mesh, BLM)是针对复杂几何模型量身打造的前处理工具。藉由BLM技术，用户能够在几何模型产生出三角形表面网格之后，先向内产生多层棱柱形网格，再以一定质量的四面体网格填满产品内部。这促使CAE求解器在捕捉不同的网格属性时，所需的BLM网格数量虽远低于等向四面体网格数量，却能达到更精确的分析结果。

举例来说，为复杂的异型水路建构出质量够佳的网格并不容易；同时由于异型水路的特殊构造设计，要产生吻合其几何曲线的网格也有相当程度的困难。此时BLM的应用，即可有效解决难题。充填过程中，模穴附近若有急遽的温度或压力变化，BLM都可协助使用者事先侦测出其可能产生的黏滞生热及翘曲变形等问题。由此可见，BLM网格对于复杂的几何模形而言，是非常强大的前处理工具。

图一复杂的异型水路设计(左图)与使用BLM功能产生的3D实体网格(右图)

Moldex3D BLM 技术突破

尽管BLM技术有如此强大的功能，但过去在产生高质量BLM网格的过程中，往往因为失败率高且操作过程繁复，而耗费极可观的人力成本。因此即使已知BLM能带来最精确的模拟分析，使用者仍倾向选择其他较简单且快速的方法来生成网格，以节省前处理阶段的时间和人力成本。

为了减轻网格前处理的负担，Moldex3D大幅改良了BLM网格生成技术，目前Moldex3DBLM已有了以下的显著进展：

·        自动产生BLM网格:
Moldex3D BLM技术最大的进展之一，就是自动产生BLM网格。这项新功能可帮助进阶用户轻松建构高质量的边界层网格；针对复杂度高的几何，也能更自动产生高分辨率的实体网格。如浇口位置是最常进行设计变更的部分之一，若每次变更都要重新生成网格，将非常旷日费时。透过自动产生BLM网格功能，用户可以保留已生成的实体网格，而只针对浇口区域进行网格重建。这项改良在帮助使用者缩短模具设计和建造流程时间的同时，仍能让网格质量维持在高水平。

图二  自动产生BLM网格：(A)原始浇口位置→ (B)删除浇口区域的BLM实体网格→ (C)新的浇口位置→ (D)自动生成浇口区域的BLM实体网格

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  网格修复精灵:
Moldex3D BLM 网格生成器可自动侦测网格质量，当侦测到质量不佳的网格时，就会出现警示通知。过去这些网格瑕疵只能透过手动修复，但现在多了「网格修复精灵」的功能，便能快速修复网格瑕疵，进而获得高质量网格和精确的模流分析结果。

图三使用者可利用修复精灵来修复free edges、t-connect edges及 overlap elements等网格瑕疵，达到精确的分析结果。

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    为复杂流道和冷却水路高效率生成实体网格

过去使用者无法直接将完整的流道和冷却系统的几何CAD文件直接输入至模流分析软件接口。现在Moldex3D BLM技术已突破这项限制，且能为冷却水路的设计产生完整的网格。这项进展不只缩短了网格准备时间，更提高了熔胶和冷却阶段预测的准确度。

图四流道的实体网格(左图)及流道内温度的仿真结果(右图)。

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   支援不同产业成型制程:
Moldex3D BLM 技术可广泛运用于多样化的成型制程，如多材质射出成型(MultipleComponent Molding , MCM)、3D冷却水路、压缩成型、粉末射出成型(Powder Injection Molding, PIM)、 MuCell®、气体辅助射出成型、水体辅助射出成型、共射出成型和双色射出成型等。

整体而言，最新的Moldex3D BLM技术不只大幅提升了网格准备的效率，更可有效改善网格质量。尤其对于各种不同的复杂几何模型，Moldex3D BLM都能够完整捕捉其独特的几何特征，以获取精确的模流分析结果。