GeoDict软件仿真流1

GeoDict软件仿真流程简介

中国北方车辆研究所卢进军整理

2012年4月

GeoDict软件仿真过程包括下述几步：

1.明确仿真条件：确定仿真模型边界条件，如流速、粒子直径和质量分布

等，建模之前应该明确。了解仿真介质的化学特性，例如粒子与仿真介质的粘结力等。

2.构建模型，即构建过滤介质或者过滤单元的几何模型，并对模型进行几

何编辑。

3.计算气体流场:获得初始压力降、透析度等过滤材料技术参数。

4.加粒子(应用FilterDict模块)计算粒子的运动与分布：计算粒子通过过程

及分布状态。

5.计算模型过滤效率及压力降。

6.通过计算结果改变模型参数，改进几何模型，重新进行2~5步。

具体流程如下图1所示:

图1 仿真流程图

下面分步骤进行说明：

1.明确仿真条件

基于我们专业的特点，在进行过滤材料仿真计算之前，应该明确一些仿真模型边界条件，如进口或出口流速、粒子直径和质量分布等仿真输入，这样在仿真过程中才能够做到有的放矢。同时针对该软件的特点，作为微观仿真过滤材料的工具，我们在仿真计算前也应该适当了解仿真介质的化学特性，例如粒子与仿真介质的粘结力、粒子在这种材料的透过率等。

2.构建模型

在培训中，我们主要学习了GeoDict两种基本建模方法，它是由两种模型来实现的，第一种方法是直接纤维建模，通过FiberGeo模块来实现。其建模界面如下图2所示：

FiberGeo模块是建立在设计人员对纤维材料形成过程与结构构造非常了解的基

础上的，主要适用于纤维材料开发人员，而我们专业定位不在这一点上，故这种建模方法我们一般不采用。

第二种建模方法是我们主要采用的方法，GeoDict有一个模块是模块是ImportModule，该模块可以导入图片文件，例如.jpg文件，如下图3所示，而这里的图片文件就可以是我们用电镜拍摄的过滤介质单元的电镜照片，例如图4所示。

图3 ImportModule中导入图片

图4 电镜图片示例

生成模型的厚度决定于电镜照片的数（数少，厚度薄），在生成模型的过程中要调整纤维色彩与色彩的对比度，通过调整threshold值去除照片中的杂波，通过裁剪，最终生成更准确的纤维模型。通过这种途径生成的模型可以进行材料特性分析像孔径分布，流电阻率(渗透性，压降)，热、电传导率，弹性，扩散能力，过滤效率，过滤粒子储存能力，等等。

导入图片生成初始的几何模型后，就要对模型进行几何处理了，这时我们就要用到ProcessGeo模块，模块进入界面如下图5所示：

图5 ProcessGeo模块开始窗口

ProcessGeo模块包含如下几个选项需要我们特别注意也是我们经常用到的：

①Cleanse：去除附着在纤维上的小的连接部分，通常就是我们常说的杂质或杂

波，例如在由一些电镜照片生成的模型中，threshold值设置之后，照片会产生一些杂波，可以应用该选项去除掉。

②Dilate：字面的意思是膨胀，在这个软件中，它是在已有的纤维表面包裹上一

层纤维的意思，也可以反向包围（那就是Erosion了），具体的例子可以参考软件手册。

③Adding Binder：字面的意思是粘结到一起，在这个软件中，这个选项的作用

是连接纤维，并将连接后的纤维重新生成为一个新的模型。

Embed、Repeat、Mirror和Crop用来修饰微观机构的模型，对模型进行一些几何上的处理，下面分别说明：

①Embed：字面的意思是把**嵌入到**上，在这个软件中，一般的操作时在模

型的两侧添加两个无纤维的计算域，使模型延长，例如在粒子通过纤维模型的计算中，空的计算域在粒子计算时可以放粒子使用，加载的方向可以通过三维设定。

②Repeat：顾名思义，就是在原模型的基础上再生成一个同样的模型，二者连

接到一起形成一个新的模型。如下图6所示：

图6 Repeat选项的使用

③Mirror：镜像的意思，其操作是在原模型的基础上按一定方向做对称镜像，

二者连接成一体形成一个新的模型，如下图7所示：

图7 Mirror选项的使用

④Crop：中文中的意思为修剪、剪短。在本软件中它的作用就是减去模型的一

部分，比如前文中Repeat或者Mirror生产的一部分模型，可以通过Crop减去。也可以自己定义修剪模型的尺寸、方向等。

3.计算流场，获得模型的流场特性。

在已经获得模型的条件下，对模型进行特性计算。

3.1 如果模型是多孔介质模型，我们需要应用PoroDict模块，如计算多孔介质模型的表面面积、孔径与渗透路径，这些参数可以决定多孔介质的基本特性。仿真计算后，结果被保存为*.txt格式文件，一些计算结果如几何孔径分布和孔隙率都可以通过PoroDexcel进行数据分析和图表显示。

下面依据手册中的实例介绍PoroDict模块仿真过程：

①根据手册中指示步骤创建如图8所示纤维模型：

图8 PoroDict模块仿真演示模型

②运行PoroDict模块，选择Geometrical Pore Size Distribution选项，在Geometrical

PSD Parameters –Bin Size中设置尺寸值，随后编辑gdt文件名，勾选write .gdt for Visualization选项，点击Run按钮。

③计算结果已经保存到初始设置的工作目录中，其中有些结果是.txt格式的文

件，可以通过写字板或PoroDexcel进行数据分析和图表显示。但是在处理之前，应该进行Enable Macros的操作。

④打开PoroDexcel，打开计算仿真的结果文件，在底部选择GeomPSD标签，