W wersji 2024 R2 Ansys’a produkty grupy przepływowej cechują się poprawioną wydajnością i nowymi możliwościami. Fluent w wersji GPU może pracować już na kartach graficznych spod szyldu AMD (np. Mi300X). W standardowej wersji Fluenta rozszerzono zakres możliwości wbudowanej analizy parametrycznej, a ponadto wprowadzono szereg usprawnień samego procesu obliczeniowego. Rozszerzono również możliwości integracji Fluenta z pozostałymi produktami Ansys’a, m.in. Icepak, Rocky, Mechanical i Thermal Desktop.
Spis treści:
- Ansys Fluent GPU
- Ansys Fluent CPU
- Ansys Fluent Meshing
- Ansys CFX and Turbo Tools
- Ansys Rocky
- Ansys Thermal Desktop
- Ansys Forte
- Ansys FENSAP-ICE
- Ansys EnSight
- Podsumowanie
Ansys Fluent GPU
Możliwość prowadzenia obliczeń na układach graficznych AMD to istotna zmiana, ale nie jedyna. Poprawiono również wydajność obliczeń prowadzonych równolegle na dużej liczbie kart (>16). Fluent w wersji GPU został też rozszerzony o szereg modeli dostępnych w wersji CPU – od teraz możemy uwzględniać radiacyjny przepływ ciepła przy pomocy modeli S2S oraz DO (dodatkowo DO został ok. 3-krotnie przyspieszony względem CPU). To, w połączeniu z wprowadzonym modelem adiabatycznego spalania FGM, daje nowe możliwości w zakresie prowadzenia analiz ze spalaniem. Na rys. 1 porównano analizy procesu spalania przeprowadzonego w wersji CPU i GPU Fluenta – wyniki są praktycznie identyczne.
Dodatkowym wsparciem w modelowaniu spalania (ale nie tylko) jest podejście LES rozszerzone o wariant WMLES, który pozwala znacząco odchudzić siatkę w obszarze warstwy przyściennej.
Wraz z omawianą wersją oprogramowania wprowadzono także model Ffowcs Williams & Hawkings umożliwiający prowadzenie analiz akustycznych, także dla źródeł hałasu zlokalizowanych poza ścianami geometrii. Z kolei model DPM rozszerzony został o możliwość modelowania kropel cieczy, tym samym możemy już uwzględniać przemiany fazowe w takim podejściu.
Najnowsza wersja Fluenta GPU współpracuje też z wyrażeniami i UDFami, a ponadto mamy szerszy zakres wielkości dostępnych do monitorowania. Otrzymaliśmy także możliwość definiowania warunku brzegowego typu Pressure Far-Field pod przepływy zewnętrzne. Kolejną nową funkcjonalnością Fluenta w wersji GPU jest możliwość definiowania anizotropowej przewodności cieplnej materiału. Wprowadzono także algorytm, który koryguje wyniki ze względu na kiepskiej jakości siatkę (Poor Mesh Numerics) i – uwaga – działa on bardzo dobrze przede wszystkim na wersji GPU Fluenta (rys. 2). Funkcję uruchamiamy z TUI poprzez solve/set/poor-mesh-robustness.
Wraz z najnowszą odsłoną Fluenta GPU analizy parametryczne można prowadzić dla wielu wariantów równolegle. Zmiana ta dotyczy również wersji CPU Fluenta.
Ansys Fluent CPU
W przypadku klasycznego Fluenta usprawniono szereg istniejących modeli. W przypadku modelu DPM poprawiono linearyzację członu źródłowego, dzięki czemu zapewniona jest lepsza zgodność pomiędzy strumieniem masy odparowanej z kropel DPM, a strumieniem masowym pary w gazie.
W temacie elektrochemii dla modelowania baterii wprowadzono Venting Model, który znajdzie zastosowanie w analizach z niekontrolowanym przyrostem temperatury, gdzie ulatniające się gazy mogą doprowadzić do zapłonu. Model bateryjny jest też od najnowszej wersji kompatybilny z VOFem, dzięki czemu możliwe jest symulowanie chłodzenia zanurzeniowego, również z uwzględnieniem odparowania chłodziwa. Umożliwiono także modelowanie zimnego startu ogniw paliwowych PEMFC, gdzie lód wewnątrz takich ogniw może blokować dyfuzję substancji, redukując tym samym powierzchnię reakcji.
W zakresie spalania wprowadzono nową metodę do obliczania szybkości odkształceń w LESie, dzięki czemu swobodny wypływ ubogiej mieszanki może być zamodelowany z wyższą dokładnością. Ponadto, metoda Perforated Wall od bieżącej wersji uwzględnia także przepływ ciepła na ściance z modelowanymi otworami (rys. 3).
Znacząco (3 do 10-krotnie) przyspieszono także auto-parowanie interfejsów podczas wczytywania dla przypadków z dużą liczbą ścian/objętości płynu. Umożliwiono równocześnie skalowanie tolerancji przy parowaniu interfejsów, co pozwala na stosowanie siatek o słabszym wzajemnym pokryciu.
W obrębie analiz aerodynamicznych zaktualizowano sterowanie rozwiązaniem oraz poprawiono metodę określania gradientu typu Node-Based Gradient dla solwera Density Based (pod Pressure Based korekta jest dostępna w wersji beta).
Z najnowszą wersją Fluenta rozszerzono również możliwości modelowania samych turbulencji. Zaktualizowano model GEKO poszerzając możliwości w dopasowywaniu go do wyników eksperymentalnych poprzez rozprzężenie stałych (Csep, Cmix itp.). Zaktualizowano także model WMLES (również na GPU).
Ansys Fluent Meshing
Od wersji 2024 R2 w pełni dostępny jest tryb siatkowania geometrii 2D. Siatki w tym trybie generowane są jako niestrukturalne pave/tri with prism. Geometria musi w tym przypadku być zorientowana w układzie XY.
Kolejną nowością jest Thin Volume Meshing, który pozwala na siatkowanie pryzmami płaskich objętości. Metoda wymaga jedynie określenia objętości, których dotyczy, powierzchni początkowej (Source) i końcowej (Target), a także liczby warstw. W ten prosty sposób można uzyskać efekt, jak na rysunku 4.
Od najnowszej wersji Fluenta możemy również na etapie siatkowania definiować większą liczbę warunków periodyczności, z których każdy może mieć inny kąt powielenia.
Ansys CFX and Turbo Tools
Nowym dodatkiem w CFXie jest funkcja Time Decomposition, która zapewnia znaczne przyspieszenie analiz harmonicznych. Dynamiczne zmienne z kolei poprawiają zbieżność analiz w stanie ustalonym.
W ramach TurboGrida wprowadzono zautomatyzowane siatkowanie złożonych detali w objętościach periodycznych. Aktualizacja komponentu TurboGrid z poziomu Workbencha może być od teraz prowadzona w tle oraz równolegle dla wielu wariantów naraz.
Ansys Rocky
Nowością wprowadzoną wraz z wersją 2024 R2 jest poprawione sprzężenie z Mechanicalem. Od teraz możliwe jest modelowanie odkształceń wynikających z dynamiki cząstek w dwukierunkowym sprzężeniu. W przypadku jednokierunkowego sprzężenia zautomatyzowano transfer danych w obrębie Workbencha, w tym danych związanych z przepływem ciepła.
W symulacjach DEM i SPH wprowadzono możliwość symulowania elastycznych cząstek powłokowych, śledzenia chmur cząstek oraz importowania profili ruchu postępowego i obrotowego z plików .csv/.xlsx. Widma energii można teraz obliczać dla przypadków CGM (Coarse Grain Model). Dodatkowo, Pre- i Post-Processing został rozszerzony o integrację z EnSightem, czego efekt można zobaczyć na rys. 5.
Ansys Thermal Desktop
W najnowszej odsłonie TD możemy pracować na modelach osiowo symetrycznych, znacząco przyspieszono pracę samego solvera (do 4x), a także uproszczono proces sprzężania TD np. z Fluentem przez System Coupling.
Ansys Chemkin
Do biblioteki modeli paliw (MFL) wprowadzono nowe mechanizmy umożliwiające symulację niekontrolowanego przyrostu temperatury baterii litowo-jonowych. Wprowadzono także nowe funkcjonalności, dzięki którym możliwa jest konwersja danych termodynamicznych do formatu NASA9. Ponadto, na podstawie tabel RGP można już zamodelować właściwości gazu rzeczywistego, a dla problemów wielofazowych gęstość cieczy jest szacowana.
Ansys Forte
Podstawowy produkt Ansys’a do modelowania silników spalinowych ma od teraz zautomatyzowaną ścieżkę pracy w zakresie detekcji niewielkich szczelin i odległości pomiędzy powierzchniami. Przyjęto również nowy domyślny model do obliczania niedopalonych frakcji, co przyspiesza obliczenia na siatkach wysokiej rozdzielczości w rejonie świecy zapłonowej. Zaktualizowano również instrukcję użytkownika i poradnik Best Practices.
Ansys FENSAP-ICE
Produkt Ansys’a do symulacji obladzania rozszerzony został o nowy model Impact Ice Density z możliwością dostrojenia go przy pomocy parametrów.
Ansys EnSight
Aplikacja do prowadzenia zaawansowanego post-processingu wzbogacona została o kilka nowych funkcjonalności. Poprawiono jakość animacji i renderingu wyników symulacji (rys. 6), a dodatkowo dla dowolnego rozwiązania DEM EnSight może wykorzystać predefiniowane kształty cząstek dla poprawy realistyki wizualizacji. W zakresie PyEnSight zaktualizowano narzędzia, moduły i API. Dostarczono wtyczkę VSCode do debugowania kodu.
Podsumowanie
Dzięki opisanym usprawnieniom w wersji 2024 R2 Ansys’a, inżynierowie mogą osiągać jeszcze wyższy poziom precyzji i wydajności w swoich analizach CFD. Najważniejsze zmiany dotyczą oprogramowania Ansys Fluent, który teraz obsługuje karty graficzne AMD i oferuje nowe funkcje w zakresie modelowania przepływu, spalania i akustyki. Ulepszono także modele siatkowania w Ansys Fluent Meshing oraz wprowadzono nowe funkcje w Ansys Rocky i Ansys Thermal Desktop. Aktualizacje obejmują również lepszą integrację z innymi produktami Ansys’a i zwiększoną wydajność obliczeń.
Autor: Paweł Bargiel, MESco Sp. z o.o.
Przeczytaj również o zmianach w analizach elektromagnetycznych w Ansys 2024 R2.
Obserwuj nas w mediach społecznościowych i bądź na bieżąco
