Multifyzikální analýza:
FSI interakce CFD & FEM
[email protected]
1
ANSYS konference pro Českou republiku a Slovensko 19 - 21. října, Praha
© 2011 ANSYS, Inc.
Obsah
●
●
1-way FSI
●
CFX → ANSYS
Remeshing
●
ANSYS Fluent
●
Fluent → ANSYS
●
ANSYS CFX
●
ANSOFT → Fluent
●
ANSYS Workbench
●
Advanced Mesher
2-way FSI
●
ANSYS ↔ CFX
●
2
●
ANSYS ↔ Fluent
© 2011 ANSYS, Inc.
●
Interpolation
●
CFD-Post
1-way FSI
●
Interaktivní spojení mezi jednotlivými
systémy
●
●
●
●
●
3
různé mřížky, časové kroky, počty iterací v
jednotlivých krocích
jednotlivé moduly nemusí běžet zároveň či
společně
Obecné definování návaznosti běhu
jednotlivých systémů
●
FEM → CFD
●
CFD → FEM
Přenos proměnných je závislý na typu
řešené analýzy
●
sily, posunutí, teploty, ...
●
2D, 3D
Není potřeba doplňujících programů
© 2011 ANSYS, Inc.
1-way FSI: CFX
●
●
●
4
Přenos pomocí textových souborů
●
*.cdb, *.csv, *.txt, *.xml
●
2D teplota, tlak (SURF 152, SURF 154)
●
3D teplota (SOLID 70)
●
uživatelem definované proměnné
Obecný převod dat
●
ANSYS → CFX
●
CFX → ANSYS
Přenos jak v prostředí ANSYS
Workbench, tak mimo něj
© 2011 ANSYS, Inc.
1-way FSI: Fluent
●
Interaktivní spojení mezi jednotlivými
systémy v rámci prostředí ANSYS
Workbench
●
●
●
●
5
sdílená geometrie, rozdílná mřížka
vytváření automatického napojení a
přepočtu hodnot na aktuální mřížku
přenos teploty (2D, 3D), tlaku (2D),
součinitele přestupu tepla, tepelné
toky
Přenos výsledků pomocí CFD-Post
●
v prostředí ANSYS Workbench běží
na pozadí
© 2011 ANSYS, Inc.
1-way FSI: ANSOFT → Fluent
●
Přenos tepelných ztrát z Maxwellu na model Fluentu
●
●
6
Interpolace výsledků z EMAG mřížky, na CFD mřížku pro výpočet CHT analýzy
–
oteplení částí elektrických strojů, chlazení motorů, generátorů, …
–
návaznost na 1-way FSI: Fluent → ANSYS
–
2-way: Fluent ↔ ANSOFT (β),
Požaduje instalaci obou softwarů
© 2011 ANSYS, Inc.
2-way FSI
●
●
●
Několikastupňová kontrola
konvergence
●
konvergence samotného pole
●
konvergence mezi jednotlivými poli
●
konvergence přes čas
Interpolace zatížení mezi jednotlivými
mřížkami (GGI)
●
zachování profilu zatížení
●
zachování globálních parametrů
Spojení přes různé platformy OS
●
7
Time Loop
Coupling / Stagger Loop
Field Loop
podpora různých postupů paralelních
výpočtů
© 2011 ANSYS, Inc.
End Field Loop
End Coupling / Stagger Loop
End Time Loop
2-way FSI: ANSYS & CFX
●
●
ANSYS
●
Steady State/Transient úlohy
●
Definování rozhraní přenosu informací 2D lokacích
●
Možnost specifikace jak v prostředí ANSYS Classic, tak Workbench
–
detailní definice s pomocí MF* příkazů
–
interaktivní zadávání v prostředí Workbench
CFX
●
Mřížka u velkých deformací se přepočítává s pomocí externích programů
–
8
ICEM CFD, nebo jiný, skriptovatelný program
●
Řízení běhu FSI analýzy z prostředí CFX Solver Manager
●
Vyhodnocování v prostředí CFD-Post
–
FEM (*.rst, *.rth, *.rmg) & CFD výsledky
–
Steady state nebo Transientní analýza
© 2011 ANSYS, Inc.
2-way FSI: ANSYS & Fluent
●
Spojení pomocí modulu “System Coupling”
●
●
●
●
Časově ustálený/transientní výpočet
Výsledky jsou integrovány do CFD-Post
Základní rozhraní přes Workbench
●
●
9
RSM není podporováno
Možnost restartu FSI výpočtu
●
●
podpora výpočtu na kombinaci OS
Paralelní výpočet s pomocí ANSYS HPC
●
●
Windows, Linux
Možnost spouštění z příkazového řádku
●
●
přenos sil a posunutí
doporučováno v prostředí ANSYS Workbench
Parametrizace, optimalizace, návrh designu
© 2011 ANSYS, Inc.
2-way FSI: ANSYS & Fluent
●
ANSYS
●
●
–
ANSYS WB: “Fluid Solid Interface”
–
ANSYS MFX: MF* příkazy
FLUENT
●
10
zachováno stejné zadávání jako pro ANSYS CFX
platí stejné možnosti a omezení jako pro deformující se mřížku
© 2011 ANSYS, Inc.
2-way FSI: ANSYS & Fluent
●
System Coupling
●
ve verzi 14: ANSYS ↔ Fluent
●
později obecné napojení různých systémů
●
–
řídící soubor (*.sci) v *.xml formátu
–
zápis sdílených dat v HDF5 formátu
–
pracovní adresář ve struktuře WB
Spouštění z příkazového řádku
–
11
příkaz: “ansys.services.systemcoupling”
© 2011 ANSYS, Inc.
Remeshing – ANSYS Fluent
●
ANSYS Fluent
●
vnitřní remesh
–
spring/difusion, layering, remeshing
–
UDF, In-Cylinder, 6-DOF, 2.5 mesh
–
Adjoint Solver
–
nestlačitelné, časově ustálené
proudění
● laminární, turbulentní se
standartní stěnovou funkcí
● diskretizace v čase 1. řádu
Mesh Morphing
–
snížení nutnosti používat UDF
Tetra/Prism remesh
●
●
12
© 2011 ANSYS, Inc.
Remeshing – ANSYS CFX
●
ANSYS CFX
●
vnější remesh
–
malé deformace → mesh morphing (spring)
–
velké deformace → externí generátor sítě
ANSYS ICEM CFD
● obecný, skriptovatelný program
ANSYS CFX si během výpočtu definuje tvorbu sítě podle definovaných kritérií
(výpočetní čas, kvalita sítě, ..)
●
–
–
rozdílné typy mřížky v závislosti na aktuální geometrii
●
13
© 2011 ANSYS, Inc.
Tetra/Prism/HexaCore vs. Hexa
Remeshing – ANSYS Workbench
●
14
ANSYS Workbench
●
spojení s ANSYS CFX
●
přímý remesh v rámci prostředí ANSYS Workbench
–
řízeno pomocí ANSYS CFX Solveru, CCL, Python
–
parametizace přes ANSYS DesignModeler a ANSYS Mesher
© 2011 ANSYS, Inc.
Advanced Meshing – ANSYS Workbench
●
Přechod mezi ANSYS Meshing a ANSYS ICEM CFD nebo ANSYS TGrid
●
●
●
v prostředí ANSYS Meshing se otevře odpovídající program
interaktivní (uživatelem vytvořená) nebo na pozadí (pro parametrizaci geometrie, sítě)
vytvoření mřížky a její automatické zpětné načtení do prostředí ANSYS Meshing
Nejsou žádná omezení pro práci s ANSYS TGrid nebo ANSYS ICEM CFD
TGrid
15
© 2011 ANSYS, Inc.
Interpolation – CFD-Post
●
Rychlejší algoritmus pro interpolaci mřížky
●
Nový algoritmus (Octree) výraznně zrychluje namapování externích dat
–
●
16
volba v “Options” v CFD-Post
V prostředí ANSYS Workbench lze CFD-Post používat pro 1-way FSI
© 2011 ANSYS, Inc.
Download

ANSYS 14 FSI.pdf