Co nowego w ANSYS 2022 R1?

ANSYS Mechanical

Udogodnień w nowej odsłonie ANSYS Mechanical jest sporo. Opracowana została możliwość wczytywania modeli geometrycznych bezpośrednio z aplikacji Mechanical, co pozwala użytkownikom na wydajną budowę modeli geometrycznych na podstawie niezależnych plików wsadowych. Użytkownik pakietu Mechanical ma łatwiejszy dostęp do szeregu ustawień związanych z importem plików, dzięki czemu zwiększa swoją kontrolę nad modelem, co jest korzystne, gdy modele osiągają znaczne rozmiary i wymagają częstej aktualizacji. Dodatkowo dzięki budowie opartej na wykorzystaniu języka Python API operacje dodawania kolejnych fragmentów modelu numerycznego mogą zostać zautomatyzowane.

Nowości objęły też sposób definiowania połączeń kontaktowych. Oprócz pomniejszych zmian związanych z poszerzaniem zakresu cech geometrycznych, do których można się odwoływać przy tworzeniu skojarzeń kontaktowych, należy przytoczyć dwie większe zmiany. Pierwsza dotyczy możliwości uwzględnienia tarcia w węzłach kinematycznych typu Spherical Joint za pomocą współczynnika tarcia. Druga związana jest z połączeniami kontaktowymi między ciałami belkowymi. Dzięki nowej, dodatkowej opcji Beam-Beam Model użytkownik może zadecydować przy jakim ułożeniu ciał belkowych dojdzie do zmiany statusu połączenia kontaktowego. Dostępnymi możliwościami są: zamykanie połączeń, gdy belki nie krzyżują się (Exclude Crossing Beams), zamykanie połączeń gdy belki się krzyżują (Only Crossing Beams) oraz zamykanie połączeń dla każdego z możliwych wariantów ułożenia belek (All).

Usprawniono także schemat określania węzłów źródłowych podczas mapowania obciążeń zewnętrznych na modele MES. Opcje Rigid Transformation jak dotąd dostępne były po przejściu do osobnego modułu External Data. W najnowszym wydaniu użytkownik posiada możliwość ich edycji po bezpośrednim przejściu w aplikacji Mechanical do obciążeń zewnętrznych. Dla narzędzia Nonlinear Adaptive Region dodano opcję Apply to Initial Mesh pozwalającą na zadawanie obciążeń Imported Displacement oraz Imported Body Temperature bezpośrednio na strukturę wstępną, nawet jeśli dojdzie do remeshingu.

Warunek gęstości strumienia ciepła (Heat Flux) może od wersji 2022 R1 uwzględniać zależność od lokalizacji względem przyjętego układu odniesienia. Pozwala to na dokładniejsze odwzorowanie zjawisk termicznych oddziałujących na konstrukcję i ogranicza konieczność sięgania po zaawansowane środki w postaci makr lub skryptów.

Progress widoczny jest także w sposobie działania algorytmów dyskretyzacyjnych, które wg zespołu ANSYS z wersji na wersję są udoskonalane. W wydaniu ANSYS Mechanical 2022 R1 największy nacisk położono na udoskonalenie jakości siatek MES generowanych na ciałach powłokowych przy aktywnej opcji Batch Connections. Przejawia się to znaczną redukcją udziału elementów trójkątnych w ogólnej liczbie elementów skończonych. Ponadto w przypadku algorytmu MultiZone poprawiono jakość tworzenia siatki na nieco mniej złożonych geometriach i układach, co dotychczas stanowiło pewne utrudnienie.

W kontekście analiz mechanicznych na uwagę zasługuję też nieco inny pakiet firmy ANSYS, którym jest ANSYS Forming. Jest to zestaw opartych na solverze LS-Dyna narzędzi, za pomocą których prowadzone są wieloetapowe symulacje formowania – rozdzielania, kształtowania i łączenia materiałów w postaci blach, folii i płyt. Funkcjonalności jakie oferuje użytkownikom pakiet Ansys Forming to m.in. możliwość skorzystania z inteligentych algorytmów dostosowywania i kontroli jakości siatki (Smart Adaptivity), algorytmy korygujące położenie narzędzia względem lokalizacji półfabrykatu oraz szereg wbudowanych narzędzi przyspieszających proces formowania i obniżających zapotrzebowanie sprzętowe.

Lista zmian jakie wdrożył producent aplikacji ANSYS Mechanical jest znacznie szersza. Obejmuje ona między innymi rozbudowę już istniejących modeli materiałowych, rozwijanie algorytmów opisujących wzrost pęknięć zmęczeniowych, jak również zestaw narzędzi pozwalających na szacowanie czasu i pamięci potrzebnych do przeprowadzenia obliczeń.

ANSYS Fluent

W najnowszej wersji ANSYS 2022R2 w ANSYS Fluent została dodana nowa funkcja Beta Fluent Multi-GPU Solver. Funkacja ta pozwala na obniżenie kosztów sprzętu oraz zużytej energii podczas wykonywania symulacji. Na chwilę obecną symulacje przyspieszane kartami graficznymi – przy pomocy tej funkcji będą mogły być prowadzone w stanie ustalonym. Dla symulacji w tym trybie, poza najprostszymi modelami, zostało udostępnione: przeprowadzanie symulacji przepływów naddźwiękowych, modele turbulencji standard k-epsilon oraz GEKO k-omega, a także symulacje ośrodków porowatych.

Ponadto dopracowano kolejne elementy interfejsu użytkownika. W porównaniu do poprzedniej wersji teraz możliwe jest  nawet 3 krotnie szybsze wczytywanie grafik (szczególnie na dużych modelach), szybsze wykonywanie różnych komend, nawet 2 krotne przyspieszenie wczytywania siatek. Wprowadzono również możliwość osadzania wybranych okien w wynikach symulacji, jak przykładowo okna reszt z obliczeń, a także zsynchronizowano widoki podczas wyświetlania wybranych wyników  równocześnie w kilku oknach, co może ułatwić porównywanie i weryfikację tych wyników. Ułatwiono także dostęp do statystyk jakości wybranych przez użytkownika cell zone. Wprowadzono nowe udogodnienia przy modelowaniu cząstek DPM (nowy typ rozkładu cząstek na wlocie, eksportowanie historii cząstek w trakcie symulacji, skrócenie czasu obliczeń DPM).

Zmiany nastąpiły również w modułach bateryjnych – rozbudowano zaplecze do ich symulowania, co wpływa na dokładność modelowania pojemności baterii w trakcie jej zużycia.

Wprowadzono moduły bateryjne o zredukowanych ilościach elementów (LTI oraz SVD ROMs), co pozwala na znacznie szybsze osiągnięcie wyników bardzo dokładnych obliczeń cieplnych w stanie nieustalonym w czasie znacznie krótszym od dotychczasowych metod. Ułatwiono także tworzenie rozmaitych modeli geometrycznych baterii z poszczególnych elementów, takich jak moduły oraz tzw. „cooling platey” i składanie ich w paczkę.

Pojawiło się również dedykowane środowisko ANSYS Fluent do aerodynamicznych symulacji opływów zewnętrznych ANSYS Fluent Aero – specjalnie dostosowane warunki oraz wyniki symulacji dla zagadnień lotnictwa, typy domeny przygotowane bezpośrednio dla opływów zewnętrznych, specjalistyczny post processing.

ANSYS CFX

Wprowadzono także szereg zmian w programie ANSYS CFX. Skrócono czas tworzenia wysokojakościowej siatki, dzięki w pełni blokowej strukturze, z godzin/dni do minut przez zastosowanie hybrydowego tworzenia siatki TurboGrid. Jest to w pełni automatyczny i powtarzalny proces, który zapewnia pełną łączność między elementami hexahedralnymi z częściami stworzonymi metodą hybrydową. Metoda ta operuje na parametrze globalnej wielkości elementów. Wprowadzona została analiza harmoniczna, która skraca czas obliczeń do kilkuset iteracji, a także jest do 100 razy szybsza od obliczeń w stanie nieustalonym. Poprawiono wizualizację zmiany temperatury filmu powietrznego na łopatkach oraz polepszono ustawienia „edytora łopatek”.

ANSYS Ensight

W przypadku ANSYS Ensight dopracowano integrację softu z Fluentem i LS-Dyną oraz wprowadzono nowy podgląd dla tworzenia renderingu z cieniami.

ANSYS HFSS

W nowej wersji zespół odpowiedzialny za rozwój HFSSa skupia się na rozwoju technologii Mesh Fusion pozwalającej na siatkowanie skomplikowanych i dużych elektrycznie modeli. Nowością w Mesh Fusion jest wykorzystanie metody Phi Plus, która znacząco przyśpiesza proces siatkowania układów scalonych (w szczególności cienkich połączeń elektrycznych – wire bond).

Kolejna nowość dotyczy modułu HFSS SBR+ wykorzystywanego w symulacjach rozległych elektrycznie systemów np. analizie wykrywania obiektów poprzez radary zainstalowane w pojeździe. SBR+ od nowej wersji daje możliwość uwzględnienia chropowatości asfaltu lub betonu (wpływ na rozchodzenie się fal), dzięki czemu wyniki symulacji będą bardziej realistyczne.

Pojawia się również nowy algorytm umożliwiający wykorzystanie mniejszej liczby punktów bazowych – Broadband Fast Sweep. Pozwala on znacząco zredukować czas obliczeniowy potrzebny do wyznaczania wyników dla szerokiego zakresu częstotliwości.

ANSYS Maxwell

Nowa wersja ANSYS Maxwell 2022R1 umożliwia generowanie modeli zredukowanych (ROM) dla maszyn wielofazowych z modeli polowych 2D i 3D. Technologia ta pozwala na wykonywanie analiz kompletnych systemów w krótkim czasie, ponieważ raz wygenerowany model ROM nie wymaga ponownego przeliczania modelu polowego maszyny w przypadku zmiany np. układu sterowania. Od kilku wersji inżynierowie odpowiedzialni za rozwój Maxwella rozwijają technologię modelowania przewodów licowych – nowa wersja umożliwia wyznaczanie strat w przewodach z uwzględnieniem wpływu temperatury (sprzężenie dwustronne w ramach Workbench lub AEDT).

Kolejna nowość to system push-back excitation – ta skomplikowana nazwa to nic innego jak możliwość zamodelowania w Simplorze układu zasilającego, a następnie automatycznego przeniesienia wyznaczonych wymuszeń (prądu lub napięcia) bezpośrednio do projektu Maxwella 2D lub 3D. Funkcja ta pozwala znacząco zredukować czas obliczeń w stosunku do klasycznej co-symulacji.

ANSYS Icepak i Mechanical AEDT

Nowa wersja Icepaka wspiera dwustronne połączenie z RedHawkiem, co umożliwiaja import modeli CTM, a także eksport współczynników HTC do jeszcze dokładniejszej analizy termicznej chipów oraz układów scalonych. Dodatkowo mamy możliwość eksportu ścieżek (trace-mapping) z Icepaka do ANSYS Fluenta poprzez komponent PCB – pozwoli to na zaawansowane analizy chłodzenia z uwzględnieniem m.in. kondensacji i odparowywania. W Mechanical AEDT wprowadzono szereg usprawnień dotyczących m.in. łączenia analiz elektrycznych, termicznych oraz mechanicznych w tym nowych wymuszeń z zakresu analiz strukturalnych.

ANSYS Motor-CAD

Nowa wersja wprowadza bardzo ciekawy proces podejścia do analiz wielofizycznych oparty o programy Motor-CAD oraz optiSLang –optymalizacja w tego rodzaju symulacjach nigdy wcześniej nie była tak potężna i intuicyjna. Analizy NVH zyskują coraz większą popularność – to dzięki poprawnie zaprojektowanemu i zoptymalizowanemu obwodowi magnetycznemu maszyny są ciche i przyjemne dla ucha. Nowa wersja Motor-CADa pozwali szybciej wychwycić potencjalne problemy, które mogą pojawić się w późniejszych etapach rozwoju produktu. W wersji tej wprowadzono również możliwość eksportu modelu maszyny z Motor-CADa do ANSYS Discovery, co pozwala na szybką ocenę konstrukcji pod względem przepływu, a także rozwiązań stricte mechanicznych.

ANSYS SIwave

SIwave od wersji 2022R1 pozwala na import rozkładu temperatury z programu ANSYS Icepak. Jest to unikatowa funkcjonalność, dzięki której możliwe jest uwzględnienie wpływu temperatury na parametry macierzy rozproszenia, impedancji ścieżek, a także przesłuchów. Funkcja ta pozwala inżynierom lepiej zrozumieć wpływ temperatury na integralność sygnałową. Na uwagę zasługuje również funkcja w pełni zautomatyzowanego tworzenia regionów HFSS , co pozwala na znaczące przyśpieszenie procesu tworzenia symulacji.