Beim Solver wurden mehrere funktionale Verbesserungen vorgenommen, und dessen Leistungsfähigkeit wurde erhöht. Außerdem wurden mehrere physikalische Modelle hinzugefügt.
Die neu hinzugekommene Materialkomponente "Wärmetauscher" stellt ein physikalisches Modell dar, das eine Weiterentwicklung des Solvers erforderlich machte. Da das Modell als Material klassifiziert ist, wird es unter dem Thema Neue Funktionen bei Materialien beschrieben.
Oberflächenerosion
Eine der Hauptursachen des Geräteversagens in Umgebungen mit starken Strömungen ist die Oberflächenerosion aufgrund des Auftreffens von Fluidströmungen, die eine hohe Geschwindigkeit aufweisen. Erkenntnisse hinsichtlich der Bereiche, in denen eine Erosion auftreten kann, sind wichtig für das Erzielen einer besseren Haltbarkeit und längeren Lebensdauer.
Verunreinigungen wie Sand, Quarz und Flugasche verursachen bei Umlauf und Aufprall auf Ventile und andere Systemkomponenten eine Materialerosion. In der Öl- und Gasindustrie wird diese duktile Erosion basierend auf "Netzgröße" des Partikels ermittelt. Die Netzgröße entspricht der maximalen Partikelgröße, die wahrscheinlich im System anzutreffen ist. Dieses Phänomen wird auch als "Auswaschen" bezeichnet.
berechnet die Erosion mittels Lagrange-Partikelspuren und Edwards-Modell. Es wird eine niedrige Partikelkonzentration angenommen (keine Anwendung des Slurry-Erosionsmodells), und Ergebnisse werden als skalare Ergebnisgröße dargestellt. Dieses Verfahren ermöglicht einen Designvergleich und führt zu brauchbaren Erosionsprognosen.
Das Erosionsmodell berechnet anhand der Aufprallwinkel- und Brinell-Materialhärte-Daten die Materialmenge, die durch die Fluidströmung abgetragen wird. Dieser Ansatz ermöglicht eine quantitative Identifizierung von Bereichen, die einer Erosion ausgesetzt sind. Das Modell illustriert die Beziehung von Strömungs- und Erosionstrend und ermöglicht eine Reduzierung der Erosion durch Designverbesserungen.
Szenariostatus-Symbole
Zur besseren Visualisierung des aktuellen Simulationsstatus werden in der Designstudienleiste beim Szenariozweig die Statussymbole angezeigt. Diese Symbole zeigen folgende Simulationsprozess-Zustände an:
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In Warteschlange eingereiht |
Das Szenario befindet sich in der Warteschlange. Ein oder mehrere Szenarien sind früher als dieses Szenario zur Ausführung vorgesehen. |
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Wird ausgeführt |
Der Vernetzungs- oder Berechnungsvorgang wird ausgeführt. |
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Abgeschlossen |
Die Simulation ist abgeschlossen, aber die Ergebnisse wurden noch nicht vom Solver-Computer heruntergeladen. |
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Fehlgeschlagen |
Die Simulation konnte nicht ausgeführt werden. Dies kann verschiedene Ursachen haben. |
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Abgebrochen |
Die Simulation wurde durch den Benutzer abgebrochen. |
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Hochladevorgang läuft |
Das Simulationsmodell wird auf den Solver-Computer übertragen. |
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Herunterladevorgang läuft |
Die Ergebnisse aus der abgeschlossenen Simulation werden vom Solver-Computer heruntergeladen. |
Anmerkungen:
- Ausgeführte Simulationen werden vor Aktivierung mit einem Statussymbol (Abgeschlossen, Fehlgeschlagen oder Abgebrochen) versehen, und die Ergebnisse werden in das Grafikfenster geladen.
- Für nicht gestartete Simulationen werden keine Statussymbole angezeigt.
- Nachdem Ergebnisse in eine abgeschlossene Simulation heruntergeladen wurden, wird kein Statussymbol mehr angezeigt.
Leistungsverbesserungen
Höhere Rechenleistung, kürzere Simulationszeiten und verbesserte Prozesseffizienz sind drei Ziele, die bei der Weiterentwicklung von CAE-Solver-Technologie stets angestrebt werden. Diese Ziele konnten dank der folgenden Verbesserungen bei Autodesk Simulation CFD 2013 erreicht werden:
Breitere numerische Parallelisierung bei physikalischen Modellen
Autodesk Simulation CFD umfasst Hunderte von Algorithmen, mit denen alle Größen der numerischen Modelle berechnet werden. Ein einfacher Algorithmus besteht z. B. aus einigen grundlegenden Matrizenoperationen, während ein komplexer Algorithmus ganze Materialmodelle wie Strömungswiderstände und interne Lüfter beschreibt. Bei Autodesk Simulation CFD 2013 wurde die Solver-Parallelisierung auf nahezu alle diese Algorithmen ausgedehnt, sodass das High Performance Computing (HPC) auf fast jedes physikalische Modell in der Software angewendet werden kann. Das Ergebnis ist eine verbesserte Leistung bei einer größeren Anzahl von CFD-Analysearten.
Reduzierte Meldungsweitergabe
Die Effizienz wurde verbessert, indem die Anzahl der Kommunikationsebenen zwischen den Master- und Slave-Knoten verringert wurde. Dadurch wurde die Autonomie der Slave-Knoten erhöht, und an einem Slave-Knoten können jetzt mehr Informationen als in älteren Versionen verfolgt werden. Das Ergebnis ist eine höhere Rechenleistung und eine gleichmäßigere Verteilung der Last auf die Computerkerne.
Weitere Informationen über High Performance Computing (HPC)...
Leistungsfähigeres Wärmestrahlungsmodell
In vorherigen Versionen betrug der maximal verfügbare Speicher (RAM) zur Berechnung des Sichtfaktors 2 GB. Diese Begrenzung hat bei sehr großen Modellen, die Tausende von Flächen enthielten, zur ungenauen Berechnung der Reziprozität geführt.
Der verfügbare Standard-Speicherplatz für die Berechnung des Wärmestrahlungs-Ansichtsfaktors beträgt derzeit 4 GB.
Um diesen Wert zu erhöhen, ändern Sie im Flag-Manager den Wert für das Flag rad_matrix_size. Das Argument ist der Betrag des RAM in Megabyte. Beispiel: Um ein RAM-Limit von 10 GB festzulegen, geben Sie einen Wert von 10000 ein.
Um die Leistung bei der Berechnung des Sichtfaktors zu erhöhen (und die Speicherbeanspruchung zu verringern), wurde ein Flächen-Clustering-Schema implementiert. Durch dieses Schema wird die effektive Anzahl von Sichtfaktorflächen verringert, indem Elementflächen, die zur selben Oberfläche gehören, in größeren Polygonen gruppiert werden. Das Ergebnis ist eine schnellere Ansichtfaktorbildung, bessere Erzwingung der Reziprozität und schnellere Berechnung der Radiositätsmatrix bei den einzelnen Iterationen.
Das Strahlungsflächen-Clustering wird automatisch ausgeführt, kann jedoch im Flag-Manager durch das Flag ClusterFaces gesteuert werden.
Neues Advektionsschema
Dem Solver wurde das neue Advektionsschema "ADV 5" hinzugefügt.
ADV 5 ist eine zuverlässigere Variante von ADV 2, dem Petrov-Galerkin-Advektionsschema. Diese Variante eignet sich für dieselben Anwendungstypen wie ADV 2, liefert in der Regel jedoch zuverlässigere globale Ergebnisse. ADV 5 ist ADV 2 in folgenden Bereichen überlegen:
- Genauigkeit bei Umlauf- und Sekundärströmungen
- Druckabfallprognosen
- Stabilität bei natürlicher Konvektion
- Genauigkeit und Stabilität bei kompressiblen Strömungen
- Genauigkeit und Stabilität bei Rotationsanalysen (Turbomaschinen) und Bewegungsanalysen
- Energiegleichgewicht-Stabilität