Mesco

ANSYS Fluent

pozwala na modelowanie wszelkich zjawisk związanych z przepływami (spalanie, turbulencja, przepływy wielofazowe, reakcje chemiczne, przewodzenie ciepła, radiacja itp.). ANSYS Fluent z nowoczesnym interfejsem użytkownika, zintegrowany na platformie Workbench daje ogromne możliwości prowadzenia szybkiej i wydajnej optymalizacji produktu.
 
 Zaczynając od powiązania modelu w systemie CAD ze środowiskiem Workbench użytkownik może w wydajny sposób przygotować geometrię do potrzeb symulacji a następnie korzystając z zaawansowanych narzędzi przygotować siatkę odpowiednią do symulowanego zjawiska. Po zdefiniowaniu modelu, dzięki wydajnej technice zrównoleglenia obliczeń możemy szybko otrzymać wyniki. Zaawansowane narzędzie do obróbki wyników pozwala w dowolny sposób uzyskać konkretne dane liczbowe jak i przedstawić wyniki w sposób graficzny. Zaczynając od obrazków, animacji, raportów do generacji interaktywnych modeli 3D, możliwych do przeglądania w darmowej przeglądarce.
Co więcej powiązanie z oprogramowaniem firmy ANSYS do obliczeń wytrzymałościowych mamy możliwość prowadzenia symulacji interakcji pomiędzy przepływem i ciałem stałym (FSI).
 
Integracja programu w środowisku Workbench pozwala także na wykorzystanie narzędzie do optymalizacji parametrycznej (DesignXplorer).  Szerokie spektrum zastosowań od przeliczania wielu przypadków obciążeń do poszukiwania najlepszej wartości parametrów wejściowych w funkcji celu znacznie przyspieszają obliczenia i podnoszą wydajność wykorzystywanego narzędzia do symulacji.
 

 



Numeryczna Mechanika Płynów

Computational Fluid Dynamic (CFD)

 

Numeryczna mechanika płynów (CFD) na stałe weszła do zastosowań nie tylko naukowych ale także przemysłowych. Wraz ze wzrostem wydajności obliczeniowej komputerów oraz rozwojem metod numerycznych, zwiększa się również zakres zastosowań CFD w przemyśle.
Symulacje przepływów jako nowoczesne narzędzie stały się integralną częścią procesu projektowego wielu firm. Możliwość przewidywania wydajności i specyfikacji produktu zanim zostanie on wyprodukowany znacznie skraca czas projektowania oraz ogranicza ilość budowanych prototypów. Symulacja procesów daje możliwość optymalizacji już istniejących konstrukcji a także testowanie rożnych rozwiązań oraz wpływu zmian na charakterystykę produktu.
 

   
 

Wszystkie te zastosowania przekładają się na wymierne korzyści finansowe (jakość, cena produktu) oraz poprawiają konkurencyjność firmy.

 


Struktura programu


Fluent posiada budowę modułową. W połączeniu z integracją ze środowiskiem WB użytkownik może przechodzić kolejne etapy prowadzenia symulacji w poszczególnych modułach:

ANSYS DesignModeler - budowa/przygotowanie geometrii
ANSYS Meshing - budowa siatki
Fluent-Pre - definicja modelu
Fluent-Solver - moduł rozwiązujący
CFD-Post - zewnętrzny postprocesor

Oprogramowanie ANSYS Fluent zapewnia szybkie, dokładne i niezawodne rozwiązania CFD. Posiada wbudowane modele fizyczne oraz dodatkowe moduły i narzędzia pozwalają na dostosowanie modeli do specjalistycznych zastosowań.

 

Numeryka i obliczenia równoległe - skomplikowane solvery zintegrowane wewnątrz ANSYS Fluent zapewniają solidne i dokładne wyniki dla niemal nieograniczonego zakresu przepływów. Zaawansowane przetwarzanie równoległe efektywnie wykorzystuje wiele procesorów wielordzeniowych w jednym komputerze lub wielu komputerach w sieci. ANSYS Fluent jest dostępny dla Windows, Linux i UNIX.

Turbulencja - w ANSYS Fluent oprócz popularnych modeli takich jak k-epsilon, k-omega i Reynolds Stress Model (RSM), występuje szereg innych modeli: Larg Eddy Simulation (LES), Detached Eddy Simulation (DES), Sacle-Adaptive Simulation (SAS). Dostosowanie modeli oraz szereg dodatkowych opcji, zapewnia możliwość rozwiązania przepływów w wielu zróżnicowanych warunkach.

Akustyka - ANSYS Fluent może obliczyć dźwięk wytwarzany przez wahania ciśnienia na kilka sposobów za pomocą dostępnych modeli - Ffowcs Williams-Hawkings, Broadband Noise Source.

Dynamiczne siatki - ANSYS Fluent umożliwia modelowanie ruchu elementu (np. silniki spalinowe, zawory). Przykładowo model Multiple Reference Frame umożliwia modelowanie okresowych ruchów wewnątrz zbiorników mieszających, pomp, turbin.

Przepływ ciepła, zmiany fazy i radiacja - ANSYS Fluent oferuje kompleksowy zestaw do modelowania konwekcji, przewodzenia ciepła i radiacji. Możliwości ściśle związane z wymianą ciepła obejmują m.in. modele kawitacji, płynów ściśliwych, wymienników ciepła, gazów rzeczywistych, pary mokrej, topnienia i krzepnięcia.

Reakcje - kompleksowe modelowanie reakcji chemicznych, w szczególności w przypadku turbulencji, było cechą oprogramowania ANSYS Fluent od jego powstania. Modele reakcji chemicznych w ANSYS Fluent mogą być używane w połączeniu z modelami turbulencji LES i DES. W takim przypadku staję się możliwe przewidywanie różnorodnych sytuacji, przykładowo stabilizacji płomienia.

Przepływy wielofazowe - ANSYS Fluent posiada 4 różne podejścia do modelowania przepływów wielofazowych: Discrete Phase Model (DPM), Volume of Fluid Model (VOF), Eulerian Model, Mixture Model. Za pomocą tych modeli można rozwiązać różne przypadki przepływów m.in. gaz/ciecz, gaz/ciało stałe, ciecz/ciecz, modelowanie złóż fluidalnych, napełnianie zbiorników.

Funkcje użytkownika - użytkownik może samodzielnie stworzyć niezbędne dla niego funkcje, a następnie wprowadzić je do programu ANSYS Fluent. W ten sposób użytkownik ma nieograniczoną możliwość konfiguracji różnych zjawisk.


Fluid Stucture Interaction (FSI)

FSI polega na powiązaniu symulacji przepływów z analizami wytrzymałościowymi. Stosowane jest wszędzie tam gdzie płyn znacząco wpływa na strukturę i na odwrót. Technologia FSI pozwala na wierniejsze oddanie rzeczywistości, dzięki czemu z powodzeniem jest stosowana w takich dziedzina jak: biomechanika (odkształcenia żył, stentów itp.), przemysł lotniczy (wibracje i odkształcenia wywołane przez przepływ powietrza) czy budownictwo (obciążenie budynku wiatrem).
Technologia ANSYS FSI dostarcza projektantom najwydajniejsze i najbardziej zaawansowane narzędzie powiązujące ze sobą przepływy i analizy wytrzymałościowe dostępne na rynku.


Generalnie FSI można podzielić na dwa poziomy: One-way i Two-way:
  • One-way FSI - polega na uzyskiwaniu bardzo zbliżonych do rzeczywistości danych do jako danych wejściowych do innej analizy. Bardzo często jest wykorzystywane w analizach, w których ważne są naprężenia termiczne. Dzięki symulacji przepływów możemy uzyskać dokładne warunki brzegowe do analizy wytrzymałościowej. Dostępne w CFX oraz FLUENT w połączeniu z ANSYS Professional 12.1 i wyższymi licencjami.

 

  • Two-way FSI - jest to dwukierunkowe (silne) sprzężenie między strukturą a przepływem w którym przepływ zależy od zmieniającego się kształtu konstrukcji i na odwrót. Ten typ FSI stosowany jest głównie w dynamice i przy silnie odkształcającej się geometrii. Przykładem mogą być analizy zastawki serca, chorągwi na wietrze czy pompy.membranowej.  Dostępne w Fluent + ANSYS . 
  • Immersed Solid - specjalny typ sprzężenia dwukierunkowego działający wewnątrz środowiska CFD. Pozwala on na analizę przemieszczenia geometrii traktowanej jako bryła sztywna o sześciu stopniach swobody (6DOF) wraz z uwzględnieniem jej kształtu. Możliwe jest zastosowanie podążającej siatki za geometrią oraz sitaki niezmiennej wraz z poruszającą się w niej bryłą. Ten typ FSI umożliwia przykładowo analizy drgań zaworów kulkowych, działania pomp zębatych itp. Dostępny w CFX.

 
MESco oferuje kurs FSI dla zaawansowanych na którym omawiane są wszystkie rodzaje sprzężeniawraz z przykładami dla FLUENT jak i CFX - więcej informacji znajduje się w sekcji w kursy.


FAQ


Jak skompilować UDF na systemie 64 bitowym?

Instalacja:
Microsoft Visual Studio 2008 Express Edition (vcsetup.exe)
Windows Server 2008 & .NET 3.5 SDK (Microsoft SDK)

Dodanie zmiennych środowiskowych (Panel sterowania - System - Zaawansowane - Zmienne Środowiskowe - Zmienne systemowe - Path). Ścieżki mogą się różnić, istotna jest lokalizacja folderów amd64, include oraz win64.:

C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 9.0\VC\bin\amd64
C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 9.0\VC\include
C:\Program Files\ANSYS Inc\v130\fluent\ntbin\win64

Start Fluent'a:
Fluent'a należy uruchomić z linii komend SDK wpisując 'fluent' (Start - Wszystkie programy - Microsoft Windows SDK v6.1 - CMD Shell). W przypadku uruchomiania Fluent'a z Workbench'a kompilacja nie powiedzie się.

Kompilacja:
Z menu Fluent'a należy wybrać:
Define - User-defined - Functions - Compiled - Add
Po dodaniu UDF, należy kliknąć Build, następnie Load.