Technikai áttekintés SimDay 2013
H. Tóth Zsolt FEA üzletág igazgató
Next Limit Technologies • • • •
Alapítva 1998, Madrid Számítógépes grafika Tudományos- és mérnöki szimulációk Mottó: Innováció
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
2
• Kihívás • Technikai háttér • Modellezés
• Alkalmazási lehetőségek
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
3
A „hagyományos” CFD kihívásai A hagyományos háló-alapú megközelítés során • a modellezés során jelentős (legtöbb) idő a háló előkészítésével telik • a megbízhatóság nagyban függ a háló minőségétől • a tartomány (domain) változásai, mozgó testek/falak, szilárd-folyadék kölcsönhatás (FSI) kapcsán számos nehézség merül fel
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
4
Kihívások - válaszok
Klasszikus CFD
XFlow
a megbízhatóság a modellek megfelelő kombinációjának kiválasztásán múlik
motivációja a hagyományos problémákon való felülkerekedés
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
5
XFlow CFD Az XFlow egy olyan CFD szoftver, amely kifejezetten az összetett rendszerek, erősen tranziens áramlások és mozgó szerkezeti egységek szimulálására alkalmas. Robosztussága leginkább azokon a területeken nyilvánul meg, ahol a hagyományos VE/VT rendszerek nehézségekbe ütköznek.
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
6
• Kihívás • Technikai háttér • Modellezés
• Alkalmazási lehetőségek
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
7
Diszkretizációs módszer Euler-féle leírás
Lagrange-féle leírás
Részecske alapú
Háló alapú
Véges térfogat
Molekuláris
Mezoszkopikus
Makroszkopikus
Direct Simulation Monte-Carlo
Rács-Boltzmann
SPH* VPM**
Boltzmann
Navier-Stokes
Navier-Stokes
*SPH – Smoothed Particle Hydrodynamics (Realflow) **VPM – Vortex Particle Method SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
8
Megoldási metódus
• Folyadék modellezése Mezoszkopikus méretben A részecskék a rácséleken mozognak, egymással ütköznek. Részecske: eloszlásfüggvény f(r, v,t) „anyagi csomag”
• Boltzmann egyenlet megoldása Boltzmann Eq.
NavierStokes Eq.
Ütközés
Terjedés
Makroszkopikus mennyiségek számítása: ρ, v
Euler Eq.
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
9
Turbulencia numerikus kezelése • Direkt numerikus szimuláció (DNS) + Pontos -3D-ben a szükséges cellák száma ~ Re9/4 kis Re-számoknál jó
• Nagyörvény szimuláció (LES) Magas Re-számú turbulens áramlások: kis skálán játszódó folyamatok univerzálisak, a nagy skálán játszódó folyamatok az adott problémától függenek.
• Reynolds-átlagolt Navier-Stokes szimuláció (RANS) + Összetett geometriájú áramlások modellezhetők - Nincs általános érvényű turbulencia modell SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
10
Adaptív finomítás • Rács automatikus, adaptív sűrítése a falak és az örvények mentén • „Octree” rácsszerkezet - minden réteg kétszeres finomságú az előzőhöz képest
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
11
Kihívások - válaszok
Klasszikus CFD
XFlow
• • • •
• • • •
Geometria egyszerűsítése Hálózás – időigényes Mozgó testek - újrahálózás, mozgó háló Eredmények pontossága függ a háló minőségétől
• Megfelelő modell kiválasztása - nagy hozzáértést igényel • Modell konstansok kalibrálása
Nem kell a geometriát egyszerűsíteni Nincs háló - gyors modellezés Mozgó testek - nincs háló, könnyű kezelés Eredmények pontossága csak a rács felbontásától függ (automatikus adaptív sűrítés örvények és falak mentén) - könnyű kezelés
• Nagyörvény szimuláció
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
12
Skálázhatóság SMP
DMP
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
13
• Kihívás • Technikai háttér • Modellezés
• Alkalmazási lehetőségek
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
14
Modern grafikus felhasználói felület
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
15
Egyszerű modellezés
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
16
Egyszerű modellezés
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
17
Eredmények folyamatos kiértékelése – Markerek – Szenzorok
– Nyomvonalak (Trace) – Vágósíkok
– Izofelületek – Testre ható erők, nyomatékok
– Felületekre, testekre integrált adatok … folyamatosan a számítás alatt SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
18
• Kihívás • Technikai háttér • Modellezés
• Alkalmazási lehetőségek
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
19
Alkalmazási lehetőségek – Külső- és belső áramlás – Nyílt felszínű áramlás
– Többfázisú áramlás – Termikus analízis: hővezetés, hőszállítás, hősugárzás, hőátadás
– Áramlás porózus médián keresztül – Nem-newtoni folyadékok áramlása
– Mozgó testek, kényszerített mozgás, kontakt, többtest-dinamika
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
20
Petronas ikertornyok
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
21
Nagy sebességű vasút
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
22
Repülőgép szárnyprofil
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
23
Virtuális szélcsatorna
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
24
KTM X-Bow
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
25
Komplex aerodinamikai vizsgálatok
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
26
Szabadfelületű áramlás
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
27
Szabadfelületű áramlás
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
28
Hullámerőmű
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
29
Többfázisú / diszkrét-fázisú áramlás
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
30
FSI - MSC NASTRAN és Adams csatolás
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
31
Xflow PPU – Pay Per Use
SimDay 2013 - XFlow Technikai áttekintés
32
Köszönöm figyelmüket!