Free surface adaptation

Изменения в новой версии FlowVision 31001 в значительной степени затронуло функционал задания параметров редактирования расчетной сетки, т.е. адаптации расчетной сетки, параметры приповерхностной сетки. Вот список наиболее значимых изменений по сравнению с предыдущей версией 30905:

  • все адаптации и приповерхностная сетка задаются в одном единственном разделе дерева проекта
  • в дереве проекта цветом выделяются активные адаптации и приповерхностная сетка, а неактивные принимают серый цвет
  • появилась возможность группировать объекты и подобласти в рамках одной адаптации с общими для них всех настройками
  • теперь можно задавать количество слоев не только для максимального уровня адаптации, но и для промежуточных уровней
  • появилась «адаптация по условию», который позволяет проводить разбиение ячеек по заданному условию (то есть по значению вычисляемых переменных)

В данной статье постараемся осветить эти и другие наиболее значимые моменты.

Когда использовать модель излучения?

Если поток радиационного тепла сопоставим с другим основным в задаче потоком тепла (например, конвективным), то необходимо применять модель радиации.

Поток радиационного тепла можно оценить из разницы температур окружающей среды и поверхности тела с помощью закона Стефана-Больцмана:

rad eq 11

Закон выражен для абсолютно черного тела. Поэтому значение потока необходимо домножить на степень черноты.

rad eq 22

Fluid-structure interaction (FSI) – это взаимодействие движущегося или деформируемого тела с внутренним или внешним потоком жидкости. Данный вид анализа является важным фактором в разработке инженерных систем и при решении задач в области авиастроения, двигателей, мостов и т.д.

Проблемы взаимодействия конструкции с потоком зачастую слишком сложны для аналитического анализа, и эти задачи анализируются экспериментальным путем или численным моделированием. При численном моделировании FSI-задач выделяют два подхода:

  • Монолитный подход (Уравнения, отвечающие за поток и за деформации решаются одновременно с одного солвера)
  • Совместное моделирование (Уравнения потоков и деформации расчитываются отдельными программами)

Одной из особенностью FlowVision является реализация совместного расчета со сторонними программами, а текущая версия MP Менеджера позволяет выполнять FSI-расчеты с программным пакетом Abaqus.
MP Менеджер FlowVision предназначен для:

  • задания настроек совместного запуска FlowVision-Abaqus, причем все настройки сохраняются в файл MpmConnector.cfg в серверной папке проекта FlowVision (файл либо создается автоматически, либо, если файл уже существует, будут отображены настройки файла выбранного проекта в MP Менеджере)
  • запуска солвера FlowVision
  • запуска Abaqus (с помощью модуль FlowVision MPM-Agent)

При наличии файла настроек MpmConnector.cfg в серверной папке проекта FlowVision, запуск солвера FV и Abaqus возможен без MP Менеджера (запуск осуществляется через Терминал FlowVision или командную строку с параметрами, указанными в MpmConnector.cfg).

Сообщаем Вам, что для корректного запуска совместного расчета требуется ручная модификация файлов Abaqus и FlowVision. Без данных модификаций связь между программами невозможна. Процесс ручной модификации файлов описан в примерах 1-2.

Рассматриваемые примеры

1.    Моделирование поведения клапана, препятствующего потоку жидкости со связкой FlowVision-Abaqus
2.    Моделирование поведения двух клапанов, препятствующих потоку жидкости со связкой FlowVision-Abaqus

Что такое маленькие ячейки

Во FlowVision используется Декартова расчетная сетка с локальным измельчением. При этом расчетная ячейка может рассекаться граничным условием, образуя две новые ячейки многогранной формы.

fig1 cutcell

Рис.1. Разделение исходных ячеек-параллелепипедов на две многогранные ячейки

После такого разбиения поверхностью геометрической модели могут появиться новые расчетные ячейки с очень маленьким объемом относительно начальной ячейки:

fig2 smallcells

Рис. 2. Маленькия ячейки

На рисунке 2 красным показаны начальные ячейки, которые образаются триангулированной поверхностью граничного условия (голубая линия). Такая поверхность может быть образована, например, Подвижным телом. После разрезания красных ячеек поверхностью образуются четыре новые ячейки, вместо двух начальных. Две из этих ячеек (закрашены желтым на рис.2) имеют очень малый объем относительно объема красных начальных ячеек. Этот объем меньше, чем 20% от начального объема. По умолчанию такие ячейки маркируются в программе как Маленькие ячейки. Их можно отобразить с помощью слоя Набор ячеек.

В этой статье Вы узнаете об особенностях выбора шага по времени в FSI задачах.

fsits1

Прежде всего хочу отметить, что недопустимо считать FSI задачи с Abaqus используя статический или квазидинамический решатель в Abaqus. Т.к. эти методы подразумевают постепенное увеличение нагрузки в Abaqus от нуля до номинального значения. Таким образом изменение потока во FlowVision будет влиять на решение в Abaqus не в полной мере, а решение в Abaqus будет давать перемещения, которые никак не будут соответствовать нагрузкам из FV за заданный интервал времени. Используйте только динамический явный или неявный решатель даже для задач, в которых ищется статическое решение!

Таким образом при решении FSI задач для нас значимыми всегда оказываются три шага по времени:

  • Шаг интегрирования по времени в Abaqus
  • Шаг интегрирования по времени во FlowVision
  • Временной шаг обмена между Abaqus и FlowVision

 

Для увеличения производительности вычислений при решения сложных задач гидро и газодинамики в ПК FlowVision зачастую целесообразно использовать более одного процессора. Для этих целей используются многопроцессорные рабочие станции, а так же кластеры, представляющие из себя несколько компьютеров, объединенных в единую систему. С этой точки зрения, объединенные локальной сетью офисные компьютеры также являются кластером и могут быть использованы для повышения производительности вычислений. Кроме того, организовав такую вычислительную сеть, появляется возможность осуществлять расчеты, на тех компьютерах, которые не загружены задачами в данный момент. В том числе, данный подход позволяет удобным способом задействовать для расчетов компьютеры сотрудников, которые по каким-то причинам отсутствуют на рабочем месте. Таким образом, появляется возможность использовать парк ЭВМ предприятия на 100%: по ночам, по выходным, во время отпусков и командировок сотрудников.

офисный кластер

теги: