Лінійка програмного забезпечення Ansys Fluids включає інструменти обчислювальної гідродинаміки (CFD): Ansys Fluent, Ansys CFX, Ansys Forte, Ansys Turbogrid та інші. Ці інструменти дозволяють виконувати CFD-розрахунки в різних галузях промисловості — від розморожування крил літака і оцінки аеродинаміки автомобіля до розрахунку процесу переплавлення припою на друкованих платах (PCB) та моделювання електрохімічних процесів у батареях та паливних елементах.

У версії 2023 R2 додано значні оновлення, включаючи покращення багатопроцесорного (GPU) вирішувача Fluent, поліпшення інтерфейсу (UI) та досвіду користувача (UX), а також зменшення використання обчислювальних ресурсів та пам’яті.

Оновлення GPU вирішувача Fluent

Багатопроцесорний вирішувач Fluent був запропонований в версії 2023 R1, що дозволило інженерам використовувати надзвичайно складні та деталізовані моделі безпосередньо на GPU, при цьому кожен GPU замінював обчислювальну потужність сотень процесорів. Це є важливим напрямком для Ansys у зв’язку з прагненням надати користувачам можливість виконувати розрахунки швидше без втрати точності на тому ж обладнанні та виконувати тривалі розрахунки несталих процесів, що раніше було практично неможливо. Типи розрахунків, які можуть бути виконані з використанням GPU вирішувача Fluent, включають зовнішню аеродинаміку автомобілів і літаків, обладнання з деталями, що обертаються, та детальний розрахунок часу перемішування.

Проведено шість мільйонів RANS-LES (Reynolds-averaged Navier-Stokes and large eddy simulation) розрахунків з підтримкою ковзання сітки у GPU вирішувачі Fluent. Робота Fluent на двох GPU еквівалентно роботі Fluent на більш ніж 1 000 ядрах ЦП. Це дає дивовижне зростання продуктивності, зниження витрат енергії та пам'яті, а також експоненціальне зменшення вартості обладнання.

У версії 2023 R2 оновлення GPU вирішувача Fluent включають в себе:

• Можливість моделювання стаціонарних компонентів та компонентів, що обертаються, з використанням алгоритму сітки, що ковзає, — це дуже корисно для розрахунків у задачах аеродинаміки та турбомашин.
• Доступність моделі розсіювання завихрень (EDM) для відповідності статичним температурним профілям. Зараз є можливість управління частотою розв'язку RANS-рівнянь при використанні stress-blended eddy simulation (SBES).
• Збільшено швидкість розрахунків завдяки асинхронному розрахунку на GPU. Розрахунок відокремлюється від процесу побудови графіків похибок у інтерфейсі користувача, що забезпечує виконання розрахунку паралельно з оновленням даних у інтерфейсі.
• Розширення підтримки GPU-вирішувача для запуску на останніх архітектурах від NVIDIA, включаючи NVIDIA H100 та RTX 6000 Ada.

Цікавить питання точності GPU-вирішувача Fluent? Подивіться статтю за цим посиланням.

Оновлення Fluent для аерокосмічної галузі

Fluent надає широкі можливості у аерокосмічній галузі, включаючи розрахунки зовнішньої аеродинаміки для дозвукового, надзвукового та гіперзвукового режимів, аероакустику, системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря в кабіні, обмерзання в повітрі під час польоту, використання Fluent Aero workspace та багато іншого.

У версії 2023 R2 запропоновано автоматизований процес розрахунку з використанням моделі віртуальної лопаті (VBM). VBM модель особливо корисна у галузі міської авіації для прогнозування роботи лопатей двигунів в специфічних повітряних потоках. Робочий процес включає можливість додавати узагальнений вплив на потік без деталізації геометричних особливостей лопатей, що значно зменшує тривалість розрахунку. Крім того, з’явилася можливість можливість створення VBM-диску як області комірок розрахункової сітки без необхідності його явного визначення на етапі створення сітки. За необхідності, можливо здійснити адаптацію сітки для покращення якості елементів навколо диску. 

Покращення моделі віртуальної лопаті (VBM) у Fluent включає можливість додавати узагальнений вплив на потік без деталізації геометричних особливостей лопатей.

Покращення інтерфейсу та управління розрахунками

У версії 2023 R2 покращено графіку та поліпшено у інтерфейс користувача. Підвищено реалістичність відображення поверхонь за допомогою графічного процесора Intel OSPRay. Це дозволяє спростити інтерфейс користувача до одновіконного режиму з можливістю одночасного перегляду в реальному часі налаштувань камери, перегляду високодинамічного зображення (HDRI) та керувати налаштуваннями оточення.

Моделювання впливу хвиль на нафтову вишку з використанням графічного процесора Intel OSPRay

Також додано режим Lightweight Setup Mode для швидкого перегляду, редагування моделі, налаштування вирішувача та обробки результатів розрахунку без необхідності завантаження сітки. У цьому режимі відкриття файлу проекту з 6 мільярдами елементів розрахункової сітки відбувається лише за 80 секунд.

Екосистема розробника — API та PyFluent

Останнім часом Ansys активно працює над створенням екосистеми розробника, де користувач може здійснювати моделювання використовуючи мову програмування Python з метою розширення функціоналу та автоматизації налаштувань.

Один зі способів досягти цієї мети – використання програмних інтерфейсів застосунків (API), які дозволяють користувачам отримувати доступ до налаштувань вирішувача Fluent. Це дозволяє створювати специфічні моделі, які враховують нетривіальні вимоги щодо розробки. Наприклад, користувач може викликати послідовність команд вирішувача Fluent разом з процедурами open-source бібліотек з одного і того самого програмного середовища за визначеним сценарієм.

У версії 2023 R2 Fluent API охоплює:

• Модель дискретної фази (DPM), випромінювання, перенос часток, VBM;
• Взаємодія між сітками різних типів;
• Керування методом розрахунку та його налаштування;
• Робота з файловою системою: автоматична трансляція .jou-файлів у .ру формат.
• Підтримка символу підстановки (wild card) для названих об'єктів.

Оновлення PyFluent:

• Field data, режим побудови сітки;
• Покращення багатопотоковості;
• Пакетне виконання кількох операцій за один віддалений виклик.

PyFluent вимагає версії Ansys 2022 R2 або новіше, встановленої локально. Ви можете дізнатися більше про те, як використовувати PyFluent тут.

Оновлення Ansys Turbogrid та Ansys CFX

Оновлення у Turbogrid версії 2023 R2 включають нові можливості створення сітки, зокрема можливість створювати сітки для турбін типу Каплана та Френсіса. Крім того, побудування сітки за методом ATM3D використовує багатопотоковість, що забезпечує загальне прискорення процесу на 30%.

У CFX версії 2023 R2 впроваджено можливість поєднання систем розрахунку Ansys Mechanical та CFX для розрахунку аеромеханіки, що, наприклад, дозволяє легко передавати складні власні форми коливань з Mechanical до CFX при розрахунку аеродинамічного демпфування. Поєднання систем розрахунку супроводжується автоматичним вирівнюванням геометрії між моделями Mechanical та CFD.

Поєднання систем розрахунку Ansys Mechanical та CFX з автоматичним вирівнюванням геометрії

Залишились питання? Звертайтесь до фахівців компанії Софт Інжинірінг Груп, які з радістю нададуть консультацію з питань використання програмного забезпечення Ansys у моделюванні гідрогазодинаміки.

Title: What’s New in the Ansys Fluids Product Line for 2023 R2?

Author: Theresa Duncan, Product Marketing Manager, Ansys

Website Name: Ansys Blog

URL: https://www.ansys.com/blog/fluids-2023-r2

Accessed: 15.09.2023