Rozwój symulacji CFD w Ansysie od lat konsekwentnie zmierza w kierunku zwiększania wydajności obliczeń, lepszego odwzorowania zjawisk fizycznych i upraszczania codziennej pracy inżyniera. W wersji 2025 R2 widać wyraźnie, że producenci oprogramowania słuchają użytkowników – zarówno tych szukających mocy GPU, jak i tych, którzy oczekują większej automatyzacji i precyzji w przygotowaniu geometrii oraz siatki.
W najnowszej odsłonie, Fluent i CFX otrzymały szereg usprawnień – od znacznego przyspieszenia solverów, przez rozbudowę modeli fizycznych, aż po integrację z CoPilotem. Na szczególną uwagę zasługują symulacje wielodomenowe w Ansys Fluent dzięki Flow Boundary Coupling (β), co pozwala na jednokierunkowe sprzężenie symulacji Fluent–Fluent lub Fluent–CFX, gdzie wyniki jednej symulacji mogą stanowić warunki brzegowe dla kolejnej. Z kolei Rocky wprowadza możliwość definiowania deformowalnych cząsteczek oraz pozwala na proste i skuteczne przeprowadzanie symulacji natryskiwania lub powlekania cząsteczek, co szczególnie ucieszy inżynierów z branży farmaceutycznej.
Ten artykuł zbiera najciekawsze i najbardziej przełomowe nowości z zakresu obliczeń przepływowych w wersji 2025 R2. Jeśli korzystasz z Fluenta, CFX, Rocky’ego lub planujesz wdrożenie symulacji CFD w swoim procesie projektowym – warto wiedzieć, co potrafi najnowsza wersja oprogramowania Ansys.
Spis treści
- Flow Boundary Coupling w Ansys Fluent
- Wsparcie dla Open MPI w CFX
- Dwukierunkowe sprzężenie DEM/SPH w Ansys Rocky
- Podsumowanie
Flow Boundary Coupling w Ansys Fluent
Użytkownicy Fluenta, którzy interesują się rozwojem natywnego solvera GPU i tym razem nie będą zawiedzeni. W najnowszej wersji postawiono na dalszy rozwój modeli Volume of Fluid oraz Species Transport, dołożono kompatybilność modelu Flamelet Generated Manifold w symulacjach CHT oraz poprawiono ponad 2-krotnie wydajność modelu S2S, który może być już łączony z metodą Sliding Mesh. Zaimplementowany został także model 3D Fan, wprowadzono nienewtonowskie modele lepkościowe, poprawiono stabilność oraz wydajność interface’ów pod metodę Sliding Mesh, wprowadzono Równanie Potencjału z możliwością wyliczania ciepła Joule’a w objętościach ciał stałych. Równie przydatną nową funkcjonalnością jest implementacja w analizach termicznych funkcji Solid Motion (jako β feature), dzięki której możliwe jest symulowanie rozgrzewania i chłodzenia ciał stałych w ruchu. Dobrym przykładem wykorzystania tej funkcji, może być symulacja rozgrzewania tarczy hamulcowej podczas procesu hamowania, której wyniki widoczne są na rys. 1.
Rys. 1. Symulacja termiczna procesu hamowania z wykorzystaniem Native GPU
Oprócz funkcjonalności rozszerzających zakres symulacji możliwych do wykonania, deweloperzy skupiają się także na aspektach przyśpieszających obliczenia oraz pracę we Fluencie. Jedną z opcji, która nawet 2-krotnie przyspiesza cały proces obliczeń jest tryb Asynchronous GPU Solver, który można włączyć przez linię komend z funkcją -gpu_async. Tryb ten pozwala na równoległe i asynchroniczne wykonywanie zadań takich jak auto-save, eksport danych czy tworzenie animacji, które wykonywane są na CPU podczas obliczeń na GPU. Solver GPU nie musi czekać z obliczeniami aż zadania na CPU zostaną wykonane, co widać na przykładzie typowego schematu obliczeń na GPU (rys. 2), w którym operacje na CPU wykonywane są co dwa kroki czasowe.
Oprócz rozwoju solvera Native GPU, Fluent rozwijany jest także pod kątem obliczeń na CPU oraz ogólnych ułatwień codziennej pracy. Jednym z dużych udogodnień, które można znaleźć w wersji 2025 R2 jest integracja Ansys Engineering CoPilot w GUI Fluenta. CoPilot jest wirtualnym asystentem zapewniającym bezpośredni dostęp do Ansys Learning Hub, AIS Forum, bazy wiedzy oraz Ansys GPT, dzięki czemu można szybko znaleźć potrzebne materiały bez konieczności wychodzenia z okna Fluenta.
W ramach funkcjonalności β dodano możliwość wyświetlania wyników objętościowych, na wzór narzędzia Volume Rendering z programu CFD Post.
Dla fanów zaawansowanego postprocessingu cenną nowością będzie możliwość eksportu ultra realistycznych grafik przez pliki Universal Scene Description (USD). Takie pliki można następnie edytować w programie Blender lub NVIDIA Omniverse, dodając elementy środowiska lub bardzo zaawansowany shader. Przykład wzbogacenia sceny o dodatkowe efekty np. chmurki w Blenderze można zobaczyć na rys. 4.
Warto wspomnieć o zmianie okna graficznego do ustawiania dynamicznych siatek w GUI, które jest teraz bardziej przejrzyste. Zostały też dodane makra do bibliotek pyFluenta do ustawień umożliwiające konfigurację dynamicznych siatek. Nowe okno graficzne można zobaczyć na rys. 5. Jako funkcjonalność β wprowadzono także nową metodę importu powierzchni w formacie .stl, które służą do zaawansowanego postprocessingu, dzięki czemu po operacji imprint zostanie mniej niepożądanych geometrii.
Solver Fluenta jest ciągle rozwijany pod kątem wydajności i stabilności, a w wersji 2025 R2 największy nacisk położono na symulacje z wykorzystaniem modułu Aero, modułu bateryjnego oraz rozwój Turbo Workflow, który zmienił nazwę na Turbo Setup. Nowe funkcje siatkowania, eksport ustawień z programu TurboGrid, czy dodatkowe, dedykowane ustawienia warunków brzegowych to tylko niektóre nowości, które można znaleźć w Turbo Setup. W Virtual Blade Model od najnowszej wersji użytkownicy zyskali dostęp do wszystkich ustawień przez GUI, dostępne są makra do pyFluenta oraz zniesiono limit liczby wirników w jednej symulacji. Kolejną nową i bardzo przydatną funkcjonalnością są symulacje wielodomenowe w Ansys Fluent dzięki Flow Boundary Coupling (β), który można traktować jak jednokierunkowe sprzężenie dwóch symulacji Fluent-Fluent lub Fluent-CFX. Wyniki z jednej symulacji (np. z outletu), mogą być warunkiem brzegowym (np. inletu) do kolejnego case’a podczas równoległych obliczeń z przesunięciem czasowym. Schemat działania Flow Boudary Couplingu można zobaczyć na rys. 5.
Odpowiadając na potrzeby rynku odnośnie wysokowydajnych obliczeń na CPU oraz GPU wprowadzono nowy typ licencji dedykowanej dla wymagających użytkowników. Licencja HPC Unlimited jest dostępna w formie rocznej dzierżawy i zawiera licencje CFD Enterprise (Fluent i CFX) oraz nielimitowane możliwości obliczeniowe. Dla użytkowników, którzy wykorzystują ponad 3 HPC Packi na potrzeby dużych modeli obliczeniowych lub złożonych optymalizacji, nowa licencja może okazać się bardzo opłacalna. Zwłaszcza biorąc pod uwagę fakt, że już nawet jeden RTX 5090 wymaga czterech HPC Packów, aby rozpocząć obliczenia na GPU.
Wsparcie dla Open MPI w CFX
CFX również doczekał się kilku usprawnień, takich jak wparcia dla Open MPI, dodatkowe modele Wall Lubrication Force, czy wprowadzenie Generalized Model Force w symulacjach aeromechanicznych, umożliwiający eksport sił harmonicznych do Mechanicala. Uproszczono także tworzenie interface’ów Fluid – Fluid i Fluid – Solid oraz usprawniono algorytmy siatkowania w TurboGridzie. Największą zmianą, a zarazem zbawieniem dla użytkowników pracujących po nocach, będzie wprowadzenie ciemnego trybu graficznego w CFXie, CFD Poście oraz TurboGridzie (rys. 6).
Dwukierunkowe sprzężenie DEM/SPH w Ansys Rocky
Rocky jest stale rozwijany pod wydajności, użyteczności i usprawnienia pracy. Rocky 2025 R2 wprowadza kilka znaczących zmian, takich jak dwukierunkowe sprzężenie DEM/SPH z Mechanicalem i Maxwellem, możliwość importu plików .msh jako cząsteczki, baza właściwości cząsteczek czy dwukierunkowa wymiana ciepła między cząsteczkami a płynem w sprzężeniu Fluent – Rocky. Jednym z najbardziej znaczących usprawnień jest możliwość definiowania deformowalnych cząsteczek. Każda z cząsteczek może się znacznie odkształcić, na wzór odkształceń z symulacji MES, co doskonale obrazują wyniki z symulacji kompresowania złoża odkształcalnych cząsteczek przedstawione na rys. 7. Takie podejście pozwala znacznie dokładniej oddać proces tabletkowania lub kalandrowania.
Wartościową funkcjonalnością, zwłaszcza dla branży farmaceutycznej, jest także nowy model DEM Liquid Spray, który pozwala na proste i skuteczne przeprowadzanie symulacji natryskiwania lub powlekania cząsteczek (rys. 8).
Podsumowanie
Wersja Ansys 2025 R2 wprowadza szereg usprawnień istotnych z punktu widzenia praktyki inżynierskiej. Symulacje wielodomenowe w Ansys Fluent, dzięki Flow Boundary Coupling, umożliwiają jednokierunkowe sprzężenie symulacji Fluent–Fluent lub Fluent–CFX, co pozwala na równoległe obliczenia z przesunięciem czasowym i znacząco rozszerza możliwości analityczne. Rocky oferuje obsługę deformowalnych cząsteczek oraz funkcje modelowania procesów natryskiwania i powlekania, znajdujące zastosowanie m.in. w przemyśle farmaceutycznym. Z kolei nowy moduł Ansys FreeFlow, oparty na metodzie Smoothed-Particle Hydrodynamics, zapewnia bardzo wydajne symulacje przypadków z powierzchnią swobodną. Jak widać po opisanych usprawnieniach, wersja Ansys 2025 R2 znacząco rozwija możliwości symulacji przepływowych. Warto sprawdzać, które z nowych funkcjonalności odpowiadają na obecne potrzeby inżynierów, ale również przygotowują ich na nowe wyzwania.
Autor: Łukasz Marzec, MESco
Obserwuj nas w mediach społecznościowych i bądź na bieżąco
