Новые возможности ANSYS CFD R18.0

Аватар пользователя Kirill Pestov
2 3028

Компания PLM Урал продолжает информировать читателей о новостях инженерного мира ANSYS. В этот раз мы поговорим о новой версии ANSYS R18, в которой было реализовано множество полезных улучшений.

Но перед тем как приступить к рассмотрению новых возможностей ANSYS R18, хотелось бы сказать пару слов о изменениях связанных с системой лицензирования продуктов ANSYS CFD. Основная идея состоит в том, что с января 2017 в лицензию CFD войдёт гораздо больше возможностей за ту же стоимость, и покупая CFD вместо CFX/Fluent пользователь получает возможность редактирования геометрии и расчёта обледенения (все возможности). Также важно то, что в январской версии в лицензии CFD будет по умолчанию входить 4 ядра. Кроме того, с выходом новой версии (в январе) владельцам CFD можно будет перевыпустить лицензионные ключи без дополнительной платы.

Более подробную информацию о новой политике лицензирования продуктов линейки ANSYS CFD вы можете получить, связавшись со специалистами компании PLM Урал.

Теперь давайте непосредственно перейдем к рассмотрению новых возможностей продуктов ANSYS CFD.

ANSYS Fluent

Удобство интерфейса

Иногда инженерам приходится иметь дело со сложными задачами, которые включают в себя большое количество сеточных зон. Это в свою очередь создает некоторые трудности при поиске необходимой границы и создании граничных условий. Теперь в Fluent R18 списки границ группируются по типу, тем самым ускоряя процесс поиска нужной зоны. Кроме того, пользователи могут осуществлять поиск необходимой границы по ключевому слову, вводя его в поле Surfaces, которое располагается выше списка границ (рисунок 1). 

Рисунок 1 – Фильтрация границ по типу

Теперь пользователи Fluent R18 могут выбирать несколько объектов в дереве проекта и производить над ними различные действия. Например, при выборе нескольких границ в ветке Boundary Conditions возможно изменить их тип, как показано на рисунке 2. Также повысилась скорость конвертации большого числа зон типа «wall» в «interior» и наоборот (рисунок 3).

Рисунок 2 – Изменение типа ГУ для нескольких границ

Рисунок 3 – Ускорение конвертации зон

Кроме того, в Fluent появилась возможность автоматического определения пар интерфейсов с использованием TUI-команды: /define/mesh-interfaces/auto-pairing. Особенно полезна данная возможность будет тем пользователем, которые занимаются моделированием подкапотного пространства автомобиля, так как в данных задачах, как правило, имеется большое число интерфейсов.  Еще одно приятное нововведение касается изменения легенды при пост-обработке результатов. Теперь вы можете перемещать и изменять размер легенды по вашему усмотрению.

Рисунок 4 - Изменение/перемещение легенды

Также стало проще отображать несколько графических объектов в одном окне и производить над ними различные манипуляции, например, изменение прозрачности. Т.е. вы можете создать кадр (Scene) и в нем управлять отображением всех имеющихся графических объектов (рисунок 5).

Рисунок 5 – Отображение нескольких графических объектов в одном кадре

В отличии от предыдущей версии Fluent, процесс создания анимации в новом релизе стал намного проще и стабильнее.

Рисунок 6 – Создание анимации

Повышение устойчивости решения

Далее перечислим нововведения, благодаря которым удалось повысить точность и устойчивость решения:

- Переопределение сетки происходит автоматически в случае, если задача была запушена в параллельном режиме;

- Задачи, в которых сеточные элементы имеют высокое значение Aspect Ratio могут быть запущены с использованием решателя с одинарной точностью, так как теперь при вычислении координат сеточных узлов используется двойная точность;

- Проверка вырожденных элементов на интерфейсах теперь включена в стандартную проверку «Mesh Check»;

- Появился новый метод адаптации полиэдрической сетки (PUMA), который реализован на бета-уровне. Данная адаптация доступна через TUI-команду: /adapt/set/method.

Рисунок 7 – Адаптация полиэдрической сетки методом PUMA

Высокопроизводительные вычисления

В новой версии ANSYS Fluent R18 был оптимизирован метод интерполяции градиентов по узлам (Node Based Gradients). Данный метод в основном применяется при решении задач внешней аэродинамики и в более ранних версиях Fluent уступал в производительности методу интерполяции градиентов по ячейкам. В новой версии наблюдается 3-х кратное увеличении производительности по сравнению с предыдущим релизом, как можно видеть на рисунке 8.

Рисунок 8 – Увеличение производительности вычислений при использовании оптимизированного метода интерполяции градиентов по узлам

Кроме того, увеличилась масштабируемость параллельных вычислении при использовании скользящих интерфейсов. В качестве тестовой модели использовался гоночный болид F1. Сеточная модель состояла из 140 млн. гекса-ячеек. Скользящие интерфейсы использовались на 4-х колесах гоночного автомобиля. Результаты представлены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Увеличении масштабируемости параллельных вычислений

Некоторые улучшения коснулись и процесса записи/чтения файлов. Так, например, встроенный инструмент сжатия файлов в формате HDF способен уменьшить их размер на 50%-70%, но при этом ранее данный процесс занимал много времени. Теперь в новой версии Fluent R18, время требуемое на запись файлов снизилось в 14 раз и в 2 раза без использования инструмента сжатия. Результаты тестов представлены на рисунке 10.

Рисунок 10 – Ускорение процесса записи/чтения файлов

Улучшения модели Overset Mesh

Перечислим основные улучшения реализованные в модели Overset Mesh:

-  Теперь модель Overset Mesh совместима с моделями динамических и скользящих сеток;

- Увеличилась производительность вычислений особенно в параллельном режиме;

- Возможно совместно использовать с решателем по плотности и моделировать задачи с сжимаемым течением (рисунок 11).

Рисунок 11 – Отделение ступеней ракеты при числе Ma = 14 (Density-Based Solver)

Многофазные течения

Если говорить о многофазных течениях, то здесь традиционно разработчики ANSYS Fluent реализовали множество полезных функций и улучшений. Перечислим кратко только наиболее существенные:

- Модель относительной проницаемости в пористых зонах теперь реализована на полнофункциональном уровне (в версии 17.0 была реализована только на бета-уровне). Также в модель была добавлена возможность по указанию смачиваемых и не смачиваемых фаз в пористой среде;

Рисунок 12 – Модель относительной проницаемости

- Повысилась быстродействие модели объема жидкости (VOF) особенно при использовании схемы NITA (увеличение скорости расчета в 2 раза). Также наблюдается 25% прирост скорости и при использовании стандартной итеративной схемы;

Рисунок 13 – Увеличение масштабируемости расчета при использовании модели VOF

- Появилась возможность задания нескольких сжимаемых фаз на входной границе. Например, теперь можно одновременно задать идеальный и реальный газ;

- Появились новые законы сопротивления Ishii-Zuber, Grace для моделирования пузырьковых течений, которые позволяют учесть искажение границы раздела между пузырями и жидкостью;

Рисунок 14 – График зависимости скорости движения пузыря от диаметра

- Расширился функционал инжекции «Cone», которая теперь включает два новых типа: ring-cone и point-cone;

- Появилась новая модель Film Condensation Model, которая позволяет моделировать конденсацию капель и многокомпонентных частиц на выбранных стенках.

Течения с химическими реакциями

Перечислим основные нововведения, касающиеся течений с химическими реакциями:

- Появилась возможность визуализации PDF таблиц при использовании модели Flamelet Generated Manifold;

Рисунок 15 – Визуализация PDF таблиц при использовании модели FGM

- Скорость расчета горения при использовании модели реального газа увеличилась на 20%. Также появилась возможность рассчитывать поверхностные реакции используя Chemkin-CFD;

- У пользователей появилась возможность выбора компонентов, для которых необходимо отобразить графики сходимости в процессе решения.

Моделирование теплообмена

Теперь в новой версии Fluent R18 возможно настроить модель излучения Монте-Карло через графический интерфейс. Данная модель особенно хорошо подходит для моделирования коллимированного излучения и является менее затратной по сравнению с моделью дискретных ординат (DO).  

Рисунок 16 – Настройка модели Монте-Карло через GUI

Рисунок 17 – Моделирование автомобильной фары с использованием модели излучения Монте-Карло

Кроме того, изменения коснулись быстродействия модели Solar Ray Tracing. Результаты бенчмарка представлены на рисунке 19.

Рисунок 18 – Увеличение масштабируемости расчета при использовании модели Solar Ray Tracing. Моделирование подкапотного пространства (10.5 млн. ячеек)

Опция, которая предназначена для ускорения расчета при использовании модели дискретных ординат (define → models → radiation → do-acceleration?) теперь реализована на полнофункциональном уровне. Также повышена производительность и точность данной настройки по сравнению с предыдущей версией ANSYS Fluent.

Рисунок 19 – Ускорение расчета при использовании модели излучения дискретных ординат (DO)

Adjoint Solver

Основные улучшения модуля Adjoint Solver:

- Модуль Adjoint Solver теперь поддерживает модели движущихся систем координат;

-  В оптимизационных задачах, использующих диссипативные схемы стабилизации, теперь доступна новая опция Suppression, которая подключается по умолчанию. Данная опция позволяет избежать роста сильных колебаний решения и обеспечивает их диссипацию в процессе счета;

 - Модуль Adjoint Solver теперь может совместно работать с твердотельными областями при условии, что для них не применяется модель движущихся систем координат. Таким образом возможно использовать модуль Adjoint Solver при решении задач сопряженного теплообмена;

- При использовании модуля Adjoint Solver, в уравнении энергии возможно подключить источники с постоянным значением, а также пользовательские источники (макрос DEFINE_SOURCE_AE).

Рисунок 20 – Топологическая оптимизация формы лопатки

ANSYS CFX

Некоторые изменения коснулись и программного модуля ANSYS CFX. Давайте перечислим основные из них:

- Нестационарные периодические течения, возникающие при решении задачи флаттера могут решаться более эффективно при использовании гармонического анализа. Данный тип анализа работает в частотной области и позволяет обойтись без использования временного шага;

- Появилась новая опция предварительного загрубления сетки перед началом декомпозиции. Данная опция позволяет избежать проблем со сходимостью, особенно при использовании только уравнений диффузии. Благодаря этой опции удается предотвратить прохождение границ декомпозиции в местах с сильно вытянутыми ячейками;

- Технология NUMA позволяет увеличить производительность за счет ограничения доступа решателя к оперативной памяти;

- Возможно применять опцию упрощения топологии (topology simplification) для моделей с большим числом 2D примитивов.

 

ANSYS TurboGrid

По умолчанию, поверхности и кривые лопатки созданные в BladeEditor могут быть загружены как CAD геометрия в TurboGrid непосредственно в Workbench. Таким образом опция ExportPoints встроенная в BladeEditor больше не требуется.

 

BladeModeler

Опция ExportPoints необходима для передачи геометрии из BladeEditor/DesignModeler в TurboGrid только если лопатки были:

- изменены с использованием инструментов DesignModeler (например, добавлены галтель, скругления, хвостовик и прочее);

- построены через модуль Airfoil;

- импортированы из стороннего CAD редактора.

Более подробное описание новых возможностей ANSYS CFD R18 можно будет узнать из вебинара, который мы планируем провести в ближайшее время.

Кроме того, дополнительную информацию о новых возможностях ANSYS 18.0 вы можете получить в разделе документации ANSYSInc. Release Notes.

 

 

Комментарии

Аватар пользователя tooleg@ya.ru

А в чем сложность конвертации зон ? Час конвертировать , правда непонятно какое количество? Это больше похоже на ошибку и ее исправление ,но не на новую фитчу. Или я не прав

" Например, при выборе нескольких границ в ветке Boundary Conditions возможно изменить их тип, как показано на рисунке 2. Также повысилась скорость конвертации большого числа зон типа «wall» в «interior» и наоборот (рисунок 3)."

Аватар пользователя Kirill Pestov

Согласен, что к новой фиче это сложно отнести, но и к ошибке тоже вряд ли. Я думаю разработчики ансис хотели показать, что они постоянно работают над увеличением скорости быстродействия некоторых инструментов. 

Добавить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии