Modelování tepelných jevů v různých profesních oblastech
Zuzana Záhorová
[email protected] Karel Bittner
[email protected]
www.humusoft.cz www.comsol.com tel.: 284 011 730 fax: 284 011 740
Program semináře 9:00 – 9:20
registrace
9:20 – 10:20
COMSOL Multiphysics, 1. část
10:20 – 10:50
přestávka
10:50 – 11:50
COMSOL Multiphysics, 2. část
11:50
závěr, diskuze, dotazy
HUMUSOFT s.r.o.
HUMUSOFT s.r.o. • •
Firma založena v r. 1990, sídlo v Praze Produkty a služby v oblasti technických výpočtů, řídicí techniky, simulace dynamických systémů a podnikových procesů
• MATLAB, Simulink, Stateflow – Inženýrské výpočty, simulace dynamických systémů – The MathWorks, Inc.
• COMSOL Multiphysics – Otevřený systém pro multifyzikální analýzu (metoda konečných prvků) – Comsol AB
• dSPACE - vývojové systémy – dSPACE GmbH.
• Vývoj vlastního software & hardware – Virtual Reality Toolbox, Real-Time Toolbox, Real-Time Windows Target – Měřicí karty – Modely pro výuku teorie řízení
• Paralelní pracovní stanice HeavyHorse – Multiprocesorové stanice pro High-Performance Computing HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics • Modelování fyzikálních jevů popsaných parciálními diferenciálními rovnicemi s následným řešením metodou konečných prvků • Equation Based Modelling – základem je knihovna rovnic popisujících vybrané úlohy
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics
HUMUSOFT s.r.o.
Oblasti využití
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics • Model tvoří základní uzly – Geometrie – Fyzikální nastavení – Síť – Analýza (Study) – Výsledky (Results) • Možnost vytvářet sekvence uzlů
• Materiálově orientované modelování (ovládání materiálů z jednoho místa) • Geometrický sweep (změna geometrie při výpočtu) • Výpočty na počítačových clusterech • Import geometrií z CAD systémů (offline i online) HUMUSOFT s.r.o.
Hlavní novinky ve verzi 4.2 • Nové nadstavbové moduly – – – –
Geomechanics Module Electrodeposition Module Microfluidics Module LiveLink for AutoCAD, LiveLink for SpaceClaim
• Nové aplikace ve stávajících modulech • Report Generator – Vytváření zpráv o řešeném modelu v HTML formě
• Zobrazování dat z GIS pomocí parametrického povrchu • Grafické zobrazování konvergence výpočtu • A mnoho dalších... HUMUSOFT s.r.o.
Přestup tepla – aplikační oblasti • Elektronické systémy
Chlazení a změna fáze
– Zahřívání / ochlazování systémů
• Medicínské technologie • Výrobní procesy – Odlévání a tuhnutí materiálů – Chlazení, zahřívání – Kotoučové brzdy
• Multifyzikální aplikace Konvektivní chlazení Joulovo zahřívání a tepelná roztažnost
9
HUMUSOFT s.r.o.
Rozhraní pro přestup tepla • Obecný přestup tepla – Vedením – Prouděním – Sáláním (z povrchu na povrch, do okolí) • Tenké vodivé skořepiny (3D) – Modelování přestupu tepla v konstrukcích • Rovnice biotepla • Multifyzikální aplikace – Neizotermální proudění – Joulovo teplo
10
HUMUSOFT s.r.o.
Přestup tepla – okrajové podmínky • Modelování tenkých vrstev • Highly Conductive Layer / Thin Thermally Resistive Layer – Aproximace 3D objektů jako 2D stěn
• Convective Cooling – Chlazení / zahřívání okolní proudící tekutinou – Volná i nucená konvekce – Využití koeficientu přestupu tepla
• Open Boundary – Přes hranici může teplo proudit dovnitř i ven na základě teploty okolí
11
HUMUSOFT s.r.o.
Přestup tepla – další informace • Out-of-plane heat transfer • Convective Cooling / Radiation / Heat Flux – Modelování tenkých 3D objektů pomocí 2D (případně 1D) modelu
• Nekonečné elementy – Modelování neohraničených domén – Mapované lokální souřadnice
12
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics Hlavní Hlavní menu
Model Builder
Nastavení Nastavení zvolené zvolené polož položky (contentcontent-based setting) setting)
Grafické Grafické okno
Informač Informační okno (Message window) window)
HUMUSOFT s.r.o.
Příklad Zahřívání žárovky
rozložení teploty v čase t = 2s, 4s, 6s
• Model žárovky naplněné argonem s wolframovým vláknem • Nestacionární analýza zahřívání • Výsledky simulace - Rozložení teploty a rychlost proudění argonu během časového intervalu - Nárůst teploty během času - Tepelný tok přes hranici
14
rychlost proudění v čase t = 2s, 4s, 6s
HUMUSOFT s.r.o.
Příklad Kontinuální lití • Optimalizace procesu odlévání kovového prutu z roztaveného materiálu • Multifyzikální úloha: neizotermální proudění, změna fáze • Geometrie: 2D osově symetrický model • Využití adaptivního řešiče pro zjemňování sítě během výpočtu
forma
chlazení vzduchem
rychlostní pole
detail zjemněné sítě
• Výsledky simulace – Rozložení teploty – Rychlostní pole – Oblast změny fáze 15
HUMUSOFT s.r.o.
Příklad Odstranění nádoru v játrech • Zavedení sondy, kterou prochází elektrický proud → dochází k zahřívání okolní tkáně na kritickou teplotu • Multifyzikální úloha: vedení elektrického proudu + rovnice biotepla
teplotní pole po 10-ti minutách
• Výsledky simulace – Průběh zahřívání během 10-ti minut – Oblast s kritickou teplotou – Křivka zahřívání
16
HUMUSOFT s.r.o.
Další zdroje informací • Školení – firma HUMUSOFT pořádá dvoudenní školení programu COMSOL Multiphysics – zhruba 1x za 2 měsíce, termíny jsou vyhlašovány 3 týdny předem • www.humusoft.cz/skoleni
• Semináře – tematické semináře pořádané v různých městech v České Republice a na Slovensku, účast zdarma • http://www.humusoft.cz/kalendar/seminare
• Workshopy – praktické seznámení se s programem na PC pod vedením lektora – workshopy mají zaměření na různé profesní oblasti a jsou zdarma • http://www.humusoft.cz/kalendar/workshop
• WWW semináře (webinars) – bezplatné on-line semináře probíhající na internetu v reálném čase v daný den a hodinu – v angličtině (COMSOL) – přehled připravovaných a archiv uskutečněných www seminářů • www.comsol.com/events/webinars, http://www.humusoft.cz/wwwseminare
www.humusoft.cz 17
HUMUSOFT s.r.o.
Nabídka konzultačních služeb • Firma HUMUSOFT nabízí pomoc při řešení Vašich projektů v programu COMSOL Multiphysics formou – Konzultačních služeb – Modelování úloh z oblasti FEM analýzy – Zpracování projektů
18
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics • Výpočty na počítačových clusterech – malé úlohy (parametrický sweep) > jedna úloha – jeden node – velké úlohy (distributed parallel solver) > jedna úloha – více node
• Jaké druhy clusteru COMSOL podporuje – Windows HPC Server 2008 – Windows Compute Cluster Server 2003, Service Pack 1 – Red Heat Enterprise Linux 5, v clusteru stejné verze a podobný HW
• COMSOL nepodporuje – clustery založené na grafických kartách (CUDA)
19
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics Typy licencí – jednouživatelské vázané na PC (CPU) • technická podpora pro uživatele pracujícího na tomto PC
– jednouživatelské vázané na uživatele (NSL) • technická podpora pro konkrétního uživatele
– síťové (FNL) • možnost práce client/server • využití vzdáleného přístupu • využití na clusterech
– Všechny licence vázané na „host ID“ počítače Zkušební verze • Plnohodnotná verze COMSOL Multiphysics • Časově omezena maximálně na 30 dní • V případě zájmu nás kontaktujte –
[email protected] 20
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics • Požadavky na HW – Windows 2000, Windows XP, Windows XP Professional x64 Edition, Windows Vista (32 a 64 bit), Windows 7, Windows HPC Server 2008, Windows Server 2008, Windows 2003 Compute Cluster Server a Service Pack 1, Windows 2003 Server x64 Edition, Windows 2003 Server x64 Edition – Pentium III nebo novější (AMD Opteron, AMD Athlon 64, Pentium 4 s EM64T, nebo Xeon s EM64T) – OpenGL 1.1 Microsoft nebo akcelerátor podporující OpenGL 1.1, nebo Direct X verze 8.0 nebo pozdější. Grafická karta min. 32 MB paměti – Pro práci s MATLABem verze 2006a/b, 2007a/b, 2008b/2009a, 2009b – minimální doporučená RAM 1 GB, 1-4 GB volného místa na disku
• UNIX – – – – –
Solaris 8,9,10 (UltraSPARC II nebo pozdější) Linux (AMD Opteron, AMD Athlon 64, EM64T, Itanium 2) 32-bit: Debian 3.0, 3.1, RedHat Enterprise 4/5, Fedora Core 8, SUSE 10.3 64-bit: SUSE 9.0, 9.3 10.3, RedHat Enterprise 4/5 (AMD64/Intel EM64T), Fedora Core 8 MAC, PowerPC G4 nebo PowerPC G5, Intel processor
www.comsol.eu/products/requirements/ 21
HUMUSOFT s.r.o.
Humusoft HeavyHorse • Procesory AMD Opteron – 2x až 4x procesor, 4-12 jader
• 8-64 GB RAM • Grafická karta nVIDIA s podporou GPU výpočtů • Pevný disk 500 GB nebo 1000 GB • Optická mechanika DVD±RW • Operační systém podle přání – Microsoft Windows 64-bit: XP, Vista, 7, Server – Linux 64-bit: OpenSUSE, Ubuntu
• Možnost předinstalace aplikací – MATLAB – MATLAB Distributed Computing Server – COMSOL Multiphysics
22
HUMUSOFT s.r.o.
Děkuji za pozornost
23
HUMUSOFT s.r.o.
