przegląd metod dostępnych w Ansys Meshing Platform

Numeryczna mechanika płynów (ang. CFD - Computational Fluid Dynamics) jest jednym z narzędzi należących do grupy komputerowego wspomagania prac inżynierskich (ang. CAE - Computer Aided Engineering). Jednym z powodów zwiększenia zainteresowania CFD przez przemysł jest przełamanie bariery sprzętowej, która przez długi czas ograniczała efektywne wykorzystanie tego narzędzia.

Adam Piechna

Przy obecnych, będących standardem, systemach 64-bitowych, niskich cenach pamięci RAM i wielordzeniowych procesorach, przeprowadzenie obliczeń na dużych modelach jest możliwe już nawet na niedrogich stacjach roboczych. Jednocześnie liniowa skalowalność obliczeń opartych na metodzie objętości skończonej (zaimplementowanej w większości komercyjnych kodów CFD) pozwala w pełni wykorzystać wielordzeniowość procesorów.
Nierozerwalnie związane z dostępnymi mocami obliczeniowymi było zawsze zagadnienie przygotowania modelu do obliczeń, a konkretnie – generacja siatki obliczeniowej w zdefiniowanej geometrii, w której poszukiwane jest rozwiązanie. Przepływ płynu lepkiego opisany jest równaniami cząstkowymi zawierającymi człon nieliniowy, których ogólnych rozwiązań analitycznych, przy obecnym poziomie matematyki, nie znamy. Metody wykorzystywane w komercyjnym oprogramowaniu służącym do obliczeń przepływu bazują najczęściej na metodzie objętości skończonej lub rzadziej metodzie elementu skończonego. W obu tych metodach obszar, w którym występuje przepływ płynu musi zostać podzielony na skończoną ilość małych elementów - siatkę obliczeniową. Im mniejsze będą owe elementy tym rozwiązanie będzie dokładniejsze, jednocześnie obliczenia będą trwały więcej czasu i będą wymagały więcej pamięci. Elementy tworzące siatkę muszą jednocześnie spełniać szereg dodatkowych wymagań. Budowa siatki obliczeniowej była i jest podstawowym zadaniem podczas przygotowywania komputerowej symulacji przepływu, najczęściej również najbardziej czasochłonnym. Dostępne w programach CAD moduły służące do szybkich symulacji często przeprowadzają proces siatkowania w tle bez kontroli użytkownika, co może mieć wpływ na poprawność obliczeń nawet dla prostych zagadnień oszacowania oporów przepływu. Firmy oferujące oprogramowanie do siatkowania skupiają się na rozwijaniu algorytmów pozwalających na jak największą automatyzację procesu generacji siatki.
W niniejszym artykule przedstawimy podstawowe informacje dotyczące siatki obliczeniowej i dokonamy przeglądu dostępnych metod siatkowania w programie Ansys Meshing Platform.

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 6 (45) Czerwiec 2011

Czytaj także:

Refleksja o obliczeniach inżynierskich

Modelowanie systemów metodą CFD

Modyfikacja częstotliwości drgań własnych maszyn z wykorzystaniem MES

Krzyżowy układ napędowy; cz. 1; Pojazd mechatroniczny – badania wirtualne