Blendercfd.pdf

BLENDER COMO UMA FERRAMENTA AUXILIAR E GRATUITA PARA A FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL MÓDULO II: INTRODUÇÃO AO BLENDER I N S T RUTOR : E L MO D E S E N A F. J Ú N I OR

Blender Foundation TON ROOSENDAAL Co-fudador do NeoGeo (maior estúdio de animação 3D da Holanda)

Responsável pelo desenvolvimento do software

6/9/2016

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Blender Foundation PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS • O Blender é um software de modelagem e animação 3D de código aberto; • O Blender sob a licença GNU-GPL, que permite a qualquer pessoa ter acesso ao código-fonte do programa para que possa fazer melhorias;

• O Blender permite-nos criar jogos, sem programação, e realizar pós-produção de animações com um editor de vídeo integrado. Com as ferramentas do Blender pode-se desenvolver: MODELAGEM 3D, RENDERIZAÇÃO, ANIMAÇÃO, EDIÇÃO E VÍDEOS, TEXTURIZAÇÃO, CRIAÇÃO DE JOGOS E SIMULAÇÕES.

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Aplicações em jogos YO FRANKIE DESCRIÇÃO Neste jogo criado pela Blender Foundation controla-se um esquilo malvado, ele e capaz de carregar ovelhas e atirar nozes. O primeiro que termina as fazes ganha.

Fonte: Blender Foundation

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Aplicações em jogos MONKEY GAME DESCRIÇÃO

O projeto do jogo Monkey foi um esforço colaborativo entre muitos usuários do Blender. O jogo é um RPG terceiro conjunto em uma ilha distante. Uma colônia de macacos estão lutando para afastar uma tartaruga gigante , que já começaram a invadir a vila atrás de seu alimento. Fonte: Blender Foundation

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Aplicações em jogos BIG BUCK BUNNY

DESCRIÇÃO Conta a história de um coelho gigante bem generoso que se torna o vingador da morte de duas borboletas. Fonte: Blender Foundation

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Link vídeo 6

Aplicações em jogos SINTEL DESCRIÇÃO Conta a história da garota Sintel que está a procura de um dragão bebê que ela chama de Scales.

Fonte: Blender Foundation

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Link vídeo

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Aplicações em Modelagem 3D

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Blender: primeiros passos • PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO SOFTWARE:  Multi-plataforma: disponível para Linux, Windows, MAC OS X;

 Suporta Python como linguagem de script (para plugins por exemplo).

BlenderFDS  Possível visualizar no user preferences do blender 6/9/2016

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Splash Screenpassos Blender: primeiros

Links para páginas oficiais da web

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Projetos mais recentes que foram abertos.

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Blender: primeiros passos

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Formato padrão para o Blender

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Blender: primeiros passos

LEGENDA: (1) O menu principal (Janela de Informações) no topo; (2) A grande janela 3D (Janela de Visualização 3D); (3) Uma janela de Outliner no canto superior direito; (4) A janela de botões (Janela Propriedades) no canto inferior direito; (5) A janela de tempo na linha de fundo. 6/9/2016

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Blender: primeiros passos • COMANDOS BÁSICOS  Movimentação da câmera • Todos os movimentos de câmera são baseados no botão scroll do mouse (MB):  MB: girar a câmera;

 MB + Shift: Mover câmera no eixo relativo à rotação;  MB + Ctrl: Zoom da câmera;

 Shift + C: centralizar a câmera; 6/9/2016

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Blender: primeiros passos • COMANDOS BÁSICOS  Visão da câmera  Numpad 1: Front view (eixo y);  Numpad 3: Right view (eixo x);

 Numpad 7: Top view (eixo z);  Numpad 5: alterna entre a visão perspectiva e ortogonal;

 Z: alterna entre wireframe e shared. 6/9/2016

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Blender: primeiros passos • COMANDOS BÁSICOS  Principais atalhos para comandos de objetos  G: Move o objeto em relação ao eixo da câmera;  S: Escalona o objeto;

 R: Rotaciona o objeto em relação ao eixo da câmera;  Botão esquerdo do mouse(LB): concluir ação;

 Botão direito do mouse(RB): Cancelar ação. 6/9/2016

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COMO SALVAR UM DOCUMENTO NO BLENDER?

 O USUÁRIO DEVE SALVAR O ARQUIVO A CADA ALTERAÇÃO;

Salvar arquivo .blender

 O BLENDER NÃO INFORMA SE O DOCUMENTO AINDA NÃO FOI SALVO (versões mais antigas);  O BLENDER NÃO SALVA NENHUMA INFORMAÇÃO AUTOMATICAMENTO.

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COMO IMPORTAR UM ARQUIVO NO BLENDER?

 IMPORTAR ARQUIVO .stl PARA O BLENDER

Salvar arquivo .blender  SALVAR ARQUIVO COMO .blender

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COMO EXPLORAR UM ARQUIVO NO BLENDER?

 EXPORTAR ARQUIVO .stl A PARTIR DE UM ARQUIVO BLENDER

Salvar arquivo .blender  IMPORTAR O ARQUIVO .stl

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IMPORTAR/EXPORTAR UM ARQUIVO NO BLENDER http://tf3dm.com/ • Diversos modelos 3D prontos para download  Carros - helicópteros  Aviões – jatos  Animais – pessoas  Casas – prédios e etc

Salvar arquivo .blender

Arquivos disponíveis

• Arquivos  .blender  .3ds  .stl  .fbx  .obj

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Shift + A Adicionar um novo objeto

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Manipulação dos objetos

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Blender: primeiros passos • MANIPULAÇÃO DE OBJETOS Define a posição do objeto em qualquer lugar do 3D view Rotaciona o objeto ao longo do próprio eixo 1m

Define o tamanho do objeto 1m

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Blender: primeiros passos • MANIPULAÇÃO DE OBJETOS

1m

1m z y x 6/9/2016

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Blender: primeiros passos • PROBLEMA EXEMPLO 1: • Mudar a localização do “cube1” exatamente acima do grid do blender;

z

x

y

(2)

• Inserir um novo objeto do tipo “cube”;

• Colocar o novo “cube” sobre o “cube1” • Escala original dos objetos.

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1m

(1)

1m

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Blender: primeiros passos • Colocar Cube 1 na mesma altura do Grid do Blender:

z

𝑧 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒1) = 𝑧 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1)

y x

(2)

• Colocar Cube 2 na mesma altura do Cube 1: 1m

𝑧 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒2) = 2 ⋅ 𝑧 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1) + 𝑧 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒2)

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(1) 1m

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Blender: primeiros passos • PROBLEMA EXEMPLO 2: z • Mudar a localização do “cube1” exatamente acima do grid do blender;

(2)

y x (1)

• Inserir um novo objeto do tipo “cube2”; • Colocar o novo “cube2” à direita do “cube1” e na metade da altura total do “cube1” • Escala original dos objetos.

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1m

1m

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Blender: primeiros passos • Colocar “cube1” na mesma altura do Grid do Blender:

(2)

𝑧 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒1) = 𝑧 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1) • Colocar “cube2” à direita do “cube1” e na metade da altura do total do “cube1”:

𝑧𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒2) = 2 ⋅ 𝑧 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1)

(1) 1m

1m

𝑦𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒2) = 2 ⋅ 𝑦 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1)

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Blender: primeiros passos • PROBLEMA EXEMPLO 3: Qual deve ser a localização?

DIMENSÕES CUBO 1:

z

x

• Escala: 3 – 3 – 3 DIMENSÕES CUBO 2:

y

(2)

• Cubo 1 está no centro do grid • Cubo 2 está no centro do cubo1 • Escala: 1 – 1 – 1

DIMENSÕES PLANO:

(1)

• Escala: 1 – 1 – 1 (PADRÃO)

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Blender: primeiros passos Localização do cubo 1 já é conhecido! • Localização para o plano:

z x y

(2)

𝑧𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = 2 ⋅ 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1) 𝑦𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1) + 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜) (1)

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Blender: primeiros passos • LOCALIZAÇÃO PARA O CUBO 2:

z x

𝑧𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = 2 ⋅ 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒1

+ 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒2)

y

(2)

(1)

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Blender: primeiros passos • PROBLEMA EXEMPLO 4: (2)

Qual deve ser a localização? • Cubo 1 está no centro do grid

DIMENSÕES CUBO 1: • Escala: 3 – 3 – 3 DIMENSÕES OUTROS CUBOS: (5)

• Cubo 2 está no centro do cubo1 • Escala: 1 – 1 – 1

(1)

(3) z

(4) y x

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Blender: primeiros passos • LOCALIZAÇÃO PARA O CUBO 3: (2)

𝑧𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒3) = 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒3

𝑥𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒3) = 𝑥𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒3

+ 𝑥𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1) (1) (5) (3)

(4)

z y x 6/9/2016

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Blender: primeiros passos • LOCALIZAÇÃO PARA O CUBO 3: 𝑧𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒3) = 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒 𝑐𝑢𝑏𝑒3 𝑥𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒3) = 𝑥𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒1

(2)

+ 𝑥𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒3)

• LOCALIZAÇÃO PARA O CUBO 4: 𝑧𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒4) = 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒4

𝑥𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒4) = 𝑥𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒1

+ 𝑥𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒4)

𝑐𝑢𝑏𝑒1

+ 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒4)

𝑦𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒4) = 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

(5)

(1)

(3) z

(4) y x

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Blender: primeiros passos • LOCALIZAÇÃO PARA O CUBO 5:

𝑧𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒5) = 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒5

𝑦𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒5) = 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒1

(2)

+ 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒5)

(5)

(1)

(3) z

(4) y x

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Blender: primeiros passos • PROBLEMA EXEMPLO 5: Qual deve ser a localização? • Plano1 está no centro do grid • Cube 2, e as torres estão nas extremidades do plano 1

z DIMENSÕES PLANO1: • Escala: 5 – 5 – 0.05

DIMENSÕES CUBO2: • Escala: 1 – 1 – 1

x

y

(3)

DIMENSÕES BARRA3: • Escala: 0.25 – 0.25 – 3

DIMENSÕES BARRA4: • Escala: 0.25 – 0.25 – 3 • Rotação: 90° em y

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(4)

(2)

(1)

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Blender: primeiros passos • LOCALIZAÇÃO PARA O CUBO 2: 𝑧𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒2) = 2 ⋅ 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑥𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒2) = 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜1

𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜1

+ 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1)

z

(4) x

y

− 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒2) (3)

𝑦𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑐𝑢𝑏𝑒2) = 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜1

− 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒2)

(2)

(1)

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Blender: primeiros passos • LOCALIZAÇÃO PARA O TORRE 3: 𝑧𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒3) = 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒3

+ 2 ⋅ 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1)

𝑦𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒3) = 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒1

− 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒3)

𝑥𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒3) = 𝑥𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒1

− 𝑥𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒3)

z (4)

x

y

(3) (2)

(1)

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Blender: primeiros passos • LOCALIZAÇÃO PARA O TORRE 4: 𝑧𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒4) = 2 ⋅ 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒3 + 2 ⋅ 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑐𝑢𝑏𝑒1) + 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒4)

z (4)

x

y

(3)

𝑦𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒4) = 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒1

− 𝑦𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒4)

𝑥𝑙𝑜𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒4) = 𝑥𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒

𝑐𝑢𝑏𝑒1

− 𝑧𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒(𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒4)

(2)

(1)

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Referências blender.org.com

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BLENDER COMO UMA FERRAMENTA AUXILIAR E GRATUITA PARA A FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL MÓDULO I: BLENDERFDS E O FDS(FIRE DYNAMICS SIMULATOR) I N S T RUTOR : E L MO D E S E N A F. J Ú N I OR

FDS – Fire Dynamics Simulator • O FDS é um código CFD de domínio público desenvolvido pelo NIST (National Instituite of Standard and Technology);

• O FDS possui um manual do usuário e guia técnico detalhado onde explica o como utilizar este software CFD; • Os resultados do FDS podem ser visualizados utilizando o Smokeview;

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FDS – Fire Dynamics Simulator CONSTRUINDO UM MODELO NO FDS

Parâmetros do FDS declarados

declarados

Prompt de comando

Arquivo de texto

BlenderFDS

Arquivo.fds

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FDS – Fire Dynamics Simulator CONSTRUINDO UM MODELO NO FDS OBS: Abrir arquivo de texto pelo promt de comando arquivo de texto &HEAD CHID=‘exemplo', TITLE=‘Este é um exemplo' / &MESH ID='MESH1' IJK=24,24,200, XB=-0.03,0.03,-0.03,0.03,0.0,0.5 / &MISC ISOTHERMAL=.FALSE. TMPA=25.0, P_INF=101325.0, GVEC=0.0,0.0,-9.81, DNS=.FALSE., TURBULENCE_MODEL='DYNAMIC SMAGORINSKY', RESTART=.FALSE. /

No MISC todos são padrões do FDS (exceto o modelo turbulento)

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4

FDS – Fire Dynamics Simulator CONSTRUINDO UM MODELO NO FDS Arquivo de texto &TIME T_END=5.0 /

&VENT &VENT &VENT &VENT &VENT

MB MB MB MB MB

= = = = =

'XMIN' 'XMAX' 'YMIN' 'YMAX' 'ZMAX'

SURF_ID SURF_ID SURF_ID SURF_ID SURF_ID

= = = = =

'OPEN'/ 'OPEN'/ 'OPEN'/ 'OPEN'/ 'OPEN'/

No VENT Todas as extremidades abertas, exceto Zmin. &SPEC ID='AIR', BACKGROUND=.TRUE./ Espécie química dentro do domínio computacional 6/9/2016

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FDS – Fire Dynamics Simulator CONSTRUINDO UM MODELO NO FDS Arquivo de texto &SURF ID='LEAK',VEL=-57.48, SPEC_ID(1)='AIR', MASS_FRACTION(1)=1.0, TMP_FRONT=25 / 1- Superfície nomeada de LEAK; 2- Velocidade de 57.48 m/s; 3- Componente puro, informações do SPEC 54 - Ar sai a 25°C. &VENT XB=-0.0075,0.0075,-0.0075,0.0075,0.0,0.0, SURF_ID='LEAK', COLOR='RED'/

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FDS – Fire Dynamics Simulator CONSTRUINDO UM MODELO NO FDS Arquivo de texto &DUMP DT_RESTART=0.01, DT_SL3D=2.0, DT_PL3D=2.0 / (2) (1) 1 – Caso haja algum problema a simulação esta recomeça 0.01s antes do tempo que parou; 2 - O SLCF 3D é impresso a cada 2.0 segundos (TINI-TFINAL)/5 - padrão)

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FDS – Fire Dynamics Simulator CONSTRUINDO UM MODELO NO FDS Arquivo de texto &SLCF PBY=0.0,

QUANTITY='VELOCITY',

SPEC_ID='AIR‘, VECTOR=TRUE /

Corte para visualização das quantidades informadas perpendicular a direção y. &DEVC &DEVC &DEVC &DEVC &DEVC

XYZ=0.0,0.0,0.000, XYZ=0.0,0.0,0.095, XYZ=0.0,0.0,0.19, XYZ=0.0,0.0,0.30, XYZ=0.0,0.0,0.40,

QUANTITY='VELOCITY', QUANTITY='VELOCITY', QUANTITY='VELOCITY', QUANTITY='VELOCITY', QUANTITY='VELOCITY',

ID='V-P1' ID='V-P2' ID='V-P3' ID='V-P4' ID='V-P5'

/ / / / /

Pontos de monitoramento.

&TAIL / FIM. 6/9/2016

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Práticas • Perfil de velocidade e camada limite

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• Incêndio em poça

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Práticas • Utilizar blender para construir a geometria proposta; • Utilizar blenderfds para definir as condições de contorno do problema investigado; • Utilizar o FDS (Fire Dynamics Simulator) para realizar os cálculos de conservação estudada; • Utilizar o Smokeview visualizar os resultados.

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Prática 1

x y

z x

z

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y

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Prática 2

z

z x

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x

y 12

Projeto Vento

Domínio computacional

Foco de incêndio

Plataforma simplificada 6/9/2016

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