Optimierung eines Coriolis Durchfluss Messgeräts

Transkript

1 Products Solutions Services Optimierung eines Coriolis Durchfluss Messgeräts Parametrische Optimierung eines Coriolis Durchfluss Messgeräts durch Kopplung von COMSOL und optislang mit MATLAB Folie 1

2 Endress+Hauser Flowtec AG Das Stammhaus in Reinach und die Divisionen in: seit 1977 Cernay 1715 Mitarbeiter Entwicklung und Produktion von Durchflussmessgeräten nach dem Coriolis-, Vortex, Ultraschall, Magnetisch-Induktiven und dem Thermischen Prinzip Aurangabad Reinach Greenwood Suzhou Itatiba Folie 2

3 Product Portfolio Endress+Hauser Flowtec AG 2-line Display push buttons Promass Promag 4-line Display Touch Control Neue Transmitter Promass 200 Promag 200 Prosonic 200 Prowirl 200 Prosonic Promass 100 Prowirl Promag 800 Promag 400 t-mass t-mass 150 Folie 3

4 Coriolis-Massedurchflussmessung Produktübersicht Promass Promass 80 Promass 83 Promass 200 Promass 100 Folie 4

5 Coriolis-Messprinzip t ~ Q m f R ~ t Q m Q m f R t = Phasendifferenz = Massestrom = Dichte = Referenzfrequenz = Temperatur ( C) f R Folie 5

6 Ausgangslage, Motivation Bei der Auslegung von Coriolis Durchflusssensoren setzen wir bei E+H Flowtec seit über 15 Jahren auf Simulation und parametrische Optimierung Historisch wurde als FEM-Software hauptsächlich ANSYS eingesetzt Für die Multiparameter-Optimierung benutzen wir seit einigen Jahren die Optimierungssoftware optislang COMSOL erfreut sich in letzter Zeit immer grösserer Beliebtheit und wird in der Sensorentwicklung vermehrt eingesetzt Ein Nachteil von COMSOL ist, dass die Optimierung nicht gleich gut integriert ist wie in ANSYS mit optislang inside ANSYS Workbench In meiner Präsentation werde ich zeigen wie mit einem Umweg über Matlab auch COMSOL mit optislang genutzt werden kann Folie 6

7 Parametrisierte Optimierung bei E+H Flowtec Der Optimierungsprozess Parametrisches Modell CAD oder Design Modeler: Geometrische Dimensionen FEM-Modell: Randbedingungen, Kräfte, Massen, Material Eigenschaften etc. Geometrie CAD-System Simulation Dimensionen optislang Optimierungsstrategie Automatische Parameter- Definition und Austausch Input-Param. Output-Param. optislang Folie 7

8 optislang inside ANSYS Workbench Folie 8

9 Vorgehen Modellvorbereitung mit FEM über COMSOL COMSOL Parametrisches FEM Modell erstellen und testen COMSOL Modell als MATLAB-File speichern MATLAB MATLAB Model- File bearbeiten optislang Optimierungsprojekt aufsetzten mit MATLAB Optimierungskript Optimierungs-Skript schreiben Beliebige MATLAB Funktionen mit COMSOL als Blackbox hinzufügen Folie 9

10 Parametrisches COMSOL Modell erstellen und testen COMSOL Parametrisches FEM Modell erstellen und testen Folie 10

11 Parametrisches COMSOL Modell erstellen und testen Folie 11

12 Parametrisches COMSOL Modell erstellen und testen Folie 12

13 COMSOL Modell als MATLAB - File speichern COMSOL Parametrisches FEM Modell erstellen und testen COMSOL Modell als MATLAB -File speichern Folie 13

14 COMSOL Modell bereinigen (File -> Compact History) Folie 14

15 COMSOL Modell als MATLAB - File speichern Folie 15

16 COMSOL mit MATLAB nutzen COMSOL Parametrisches FEM Modell erstellen und testen COMSOL Modell als MATLAB-File speichern MATLAB MATLAB Model- File bearbeiten Beliebige MATLAB Funktionen mit COMSOL als Blackbox hinzufügen Folie 16

17 COMSOL mit MATLAB starten Um COMSOL mit MATLAB zu nutzten, öffnet man einen COMSOL server und den MATLAB Desktop Beide Programme laufen auf dem selben Computer, der COMSOL Desktop wird nicht geöffnet Alle COMSOL Befehle lassen sich über spezielle MATLAB Befehle steuern (COMSOL API syntax) Zur einfacheren Bedienung stehen auch COMSOL Wrapper Funktionen zur Verfügung : mphstart mphglobal mphplot : Connect MATLAB to a COMSOL server : Evaluate global quantities : Render a plot group in a figure window Folie 17

18 Parametrisches COMSOL Modell in MATLAB API syntax Folie 18

19 Parametrisches COMSOL Modell in MATLAB API syntax Folie 20

20 MATLAB-Funktionen hinzufügen Folie 21

21 MATLAB-Funktionen hinzufügen Folie 22

22 Optimierungs-Skript schreiben COMSOL Parametrisches FEM Modell erstellen und testen COMSOL Modell als MATLAB-File speichern MATLAB MATLAB Model- File bearbeiten Optimierungs-Skript schreiben Beliebige MATLAB Funktionen mit COMSOL als Blackbox hinzufügen Folie 23

23 Script File zur Kopplung von MATLAB mit optislang Folie 24

24 Script File zur Kopplung von MATLAB mit optislang Folie 25

25 Optimierungsprojekt aufsetzen COMSOL Parametrisches FEM Modell erstellen und testen COMSOL Modell als MATLAB-File speichern MATLAB MATLAB-File bearbeiten optislang Optimierungsprojekt aufsetzten mit MATLAB Optimierungskript Optimierungs-Skript schreiben Beliebige MATLAB Funktionen mit COMSOL als Blackbox hinzufügen Folie 26

26 optislang Optimierungsprojekt aufsetzen Folie 27

27 Optimierungsablauf optislang Optimierungsstrategie COMSOL server (Live Link for MATLAB) FEM Modell parametrisch Übergabe von Parameterset an MATLAB Rückgabe der verarbeitenten Resultate an Optislang MATLAB MATLAB startet COMSOL server im Hintergrund COMSOL liefert Berechnungs- Resultate COMSOL Modell als Skript (mph Befehle) COMSOL wird als Blackbox im Hintergrund (COMSOL server) verwendet Folie 28

28 optislang - Optimierungsprojekt Folie 29

29 optislang - Sensitivitätsanalyse Folie 30

30 optislang - Optimierung Folie 31

31 COMSOL - Rechnerische Verifikation Folie 32

32 Prototyp Messtechnische Verifikation Folie 33

33 Products Solutions Services Fragen? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie 34