Мультиблочные сетки для эффективности и скорости.

Введение.

FLOW-3D - это CFD пакет общего назначения способный моделировать большое разнообразие задач течения жидкости. Хотя специализацией пакета является моделирование течений со свободной поверхностью, но FLOW-3D является превосходной программой для моделирования ограниченных и внутренних течений.

FLOW-3D представляет собой пакет «все включено» …не требующий никаких дополнительных программ. Графический интерфейс пользователя связывает воедино постановку задачи (включая создание/импорт геометрии & генерацию сетки), препроцессинг, решение и обработку результатов, предлагая также несколько полезных утилит, таких как: просмотрщик STL файлов, руководитель решения и средства контроля за ходом расчета.

Важные отличительные особенности FLOW-3D.

Во-первых, FLOW-3D для создания сетки использует подход, объединяющий преимущества простой прямоугольной сетки с гибкостью деформированных сеток. Такой подход называется “свободное формирование сетки” потому что сетка и геометрия могут быть свободно изменены независимо друг от друга. Данный механизм исключает трудоемкую задачу генерации адаптивной или конечно-элементной сетки. FLOW-3D использует фиксированную сетку из ортогональных элементов, что упрощает генерацию и обеспечивает многие желательные свойства (например, регулярность улучшает точность, уменьшает требования к памяти, облегчает численную аппроксимацию).

Во-вторых, FLOW-3D включает в себя специальную технику, известную как FAVOR™ (Fractional Area Volume Obstacle Representation) метод, используемую для описания на прямоугольной сетке геометрии произвольной формы. Философия FAVOR™ заключается в том, что численные алгоритмы в методе конечных объемов базируются на информации, включающей только одно значение давления, скорости и температуры для каждого элемента, поэтому было бы нелогично использовать более подробную информацию для описания геометрии. Таким образом, FAVOR™ метод сохраняет простоту прямоугольных элементов при представлении сложных геометрических форм на уровне, совместимом с использованием усредненных характеристик потока по каждому объемному элементу.

Третья важная особенность FLOW-3D, отличающая его от других CFD программ заключается в его методе обработки поверхности текущей жидкости. Данная программа использует специальные численные методы для отслеживания положения поверхностей и для правильного применения на них граничных условий. В FLOW-3D, свободные поверхности моделируются с помощью метода конечных объемов Volume of Fluid (VOF), впервые предложенного группой ученых из Los Alamos National Laboratory, включавшей основателя Flow Science доктора C. W. Hirt. Некоторые из конкурентных CFD программ заявляют о внедрении VOF метода, хотя реально они используют только один или два из трех фундаментальных ингредиентов, составляющих VOF метод. Потенциальным пользователям CFD программ следует знать, что подобные псевдо-VOF схемы будут часто давать некорректные результаты.FLOW-3D включает все эти ингредиенты, рекомендуемые для успешной обработки свободных поверхностей. Более того, FLOW-3D включает в себя важные улучшения исходного VOF метода для повышения точности граничных условий и отслеживания поверхностей раздела. Данная реализация метода получила название TruVOF.

Мультиблочные сетки для эффективности и скорости.

FLOW-3D предлагает мультиблочные сетки, инструментарий, разработанный для повышения гибкости и эффективности технологии конечно-разностных сеток. В стандартной конечно-разностной сетке, локальное измельчение может привести к существенному увеличению общего количества элементов, т.к. линии сетки простираются во всех трех направлениях до границ области. Использование множественных блоков позволяет сделать такие измельчения более локальными и уменьшает требования к компьютерным ресурсам. Многоблочные сетки особенно полезны в так называемых протяженных задачах, где существуют детали мелкие по сравнению с размерами всей области, такие как маленькие препятствия и тонкие каналы. Используя многоблочные сетки, пользователь может связать индивидуальные блоки для создания сетки на всей области и в зонах особого интереса и ограничить общее количество ячеек. Используя ‘вложенный’ блок, пользователь может улучшить разрешение сетки в интересующих местах.

Мультиблочные сетки FLOW-3D являются основой для новой версии распараллеливания вычислений по схеме с распределенной памятью, FLOW-3D/MP^TM.

Простой генерации точных результатов всегда недостаточно требуется возможность просмотра их для понимания и интерпретации. И всегда есть кто-то—заказчик, клиент, начальник—кому требуется ясная графическая демонстрация результатов моделирования. В FLOW-3D есть FlowVu, мощная OpenGL-программа визуализации, предоставляющая Вам простые в использовании средста отображения результатов моделирования, создания анимации и картинок для презентаций и отчетов.

Кроме того, результаты, полученные в FLOW-3D, могут быть прочитаны и обработаны в специализированных программах визуализации Fieldview^TM фирмы Intelligent Light или Ensight^TM фирмы CEI, Inc.

Приложения.

FLOW-3D включает множество моделей и инструментов, позволяющих пользователю взяться за решение многих сложных физических задач.