مقالات  >  ویژگی‌ها و قابلیت‌های جدید ANSYS Fluent 2019 R1

ویژگی‌ها و قابلیت‌های جدید ANSYS Fluent 2019 R1

در این مقاله، برخی از ویژگی‌های اضافه شده به ANSYS Fluent 2019 R1 ارائه می‌شود.

اولین و قابل مشاهده‌ترین تغییر در ورژن جدید ANSYS Fluent محیط کاربری نرم‌افزار است که در شکل زیر مشاهده می‌کنید.

شکل 1: محیط کاربری نرم‌افزار ANSYS Fluent 2019 R1

در حالیکه محیط کاربری ورژن‌های قبلی بصورت شکل 2 بوده است.

شکل 2: محیط کاربری نرم‌افزار ANSYS Fluent 19.2

یکی از ویژگی‌های محیط کاربری Fluent 2019 R1 این است که به کاربر اجازه Drag & Drop را مطابق شکل 3 می‌دهد. در حالیکه در ورژن‌های قبل این امکان وجود نداشت.  همچنین امکان Drag & Drop برای Graphics Objects، expressions، report definitions و boundary & cell conditions وجود دارد. بعلاوه با استفاده از این امکان می‌توان تنظیمات را به بخش‌های موردنظر کپی کرد.

شکل 3: Drag & Drop در نرم‌افزار Fluent 2019 R1

در قسمت Preferences نیز تغییراتی نسبت به ورژن 19.2 اعمال شده است. به عنوان مثال در صورتی که در کاربرگ Preferences قسمت Console auto-completer فعال شود، در قسمت console نرم‌افزار گزینه‌های موجود بصورت منو برای انتخاب نمایش داده می‌شود (شکل 4).

شکل 4: Console auto-completer

در قسمت نمای کلی نرم‌افزار (Outline View) و در بخش Results گزینه Surfaces اضافه شده است که امکان ایجاد، ویرایش و نمایش صفحات در این بخش وجود دارد (شکل 5).

شکل 5: اضافه شدن قسمت Surfaces به بخش Outline View

در حین اجرا نیز درصد پیشرفت حل مساله در قسمت پایین کنسول نمایش داده می‌شود (شکل 6).

 

شکل 6: Progress Indicator

تغییر بعدی در قسمت Meshing Mode نسبت به ورژن‌های قبل ایجاد شده است. یکی از اصلی‌ترین تغییرات در این ورژن نسبت به ورژن‌های قبلی امکان شبکه‌بندی بصورت موازی (Parallel Meshing) برای شبکه‌بندی poly-hexacore است (شکل 7). از ویژگی‎های این گزینه این است که توزیع شبکه‌بندی مساله در بین هسته‌های مختلف اتفاق می‌افتد و از آنجایی که هر هسته رم مخصوص به خود را دارد در نتیجه نیاز به حافظه رم کاهش می‌یابد. در واقع، ورژن جدید نرم‌افزار یک الگوریتم موازی توزیع شده بین هسته‌ها برای همه مراحل مش‌بندی poly-hexacore ارائه می‌دهد بصورتی که مش‌بندی لایه مرزی، هسته کارتزین و یک مش چندوجهی که این دو را به هم متصل می‌کند با استفاده از پردازش موازی انجام می‌شود. البته کاربرد این ویژگی در حالتی مزیت حساب می‌شود که تعداد سلول‌ها از حدود 10 تا 20 میلیون بیشتر باشد. در شکل 8 مثال خود شرکت ANSYS برای نشان دادن تاثیر پردازش موازی در شبکه‌بندی برای یک خودرو فرمول 1 با 220 میلیون سل ارائه شده است. طبق نتایج با استفاده از 64 هسته برای شبکه‌بندی زمان موردنیاز تقریبا یک هشتم شده است.

شکل 7: Parallel Poly-Hexacore volume meshing

شکل 8: مثال شرکت ANSYS برای نمایش عملکرد استفاده از Parallel Poly-Hexacore volume meshing

ویژگی جدید اضافه شده به نرم‌افزار قسمت Named Expressions می‌باشد (شکل9). با استفاده از این ویژگی می‌توان در خود نرم‌افزار عبارت‌هایی را بر اساس توابع مکان، زمان و متغیرهای حل نوشت. با استفاده از این ویژگی دیگر نیازی به udf نوشتن برای اعمال expressions نخواهد بود. با استفاده از این ویژگی هم می‌توان در قسمت Named Expressions عبارات را تعریف کرد و بعد با استفاده از نام عبارت در قسمت‌های موردنیاز استفاده کرد( شکل9) و یا در خود محل مورد استفاده می‌توان عبارت را تعریف کرد (شکل 10). ذکر این نکته ضروری است که نوشتن واحد در عبارت‌ها الزامی می‌باشد.

شکل 9: Named Expressions

شکل 10: Named Expressions

تغییرات دیگر در بخش حلگرها می‌باشد. در ورژن جدید بصورت پیش‌فرض در حالت پایا از متد Coupled Pseudo Transient برای کوپلینگ فشار سرعت استفاده می‌شود در حالی که در ورژن‌های قبلی از متد SIMPLE استفاده می‌شد. همچنین از ورژن 19 به بعد گزینه Aggressive Coarsening به برگه Advanced Solution Controls اضافه شده است و زمانی اصولا کاربرد دارد که حلگر AMG با تنظیمات پیش‌فرض واگرا شود. در ورژن 2019 R1 این امکان بصورت پیش‌فرض فعال است (شکل 11)  و نسبت به ورژن‌های قبل بهبود یافته است.

شکل 11: Aggressive Coarsening

در ورژن جدید امکان جلوگیری از جریان برگشتی (reverse flow) در مرز فشار ورودی با فعال نمودن Prevent Reverse Flow در کاربرگ مربوطه وجود دارد (شکل 12).

شکل 12: Prevent Reverse Flow

در ورژن 2019 R1 دو روش جدید برای تعیین گام زمانی اضافه شده است که عبارتند از: Fixed Periodic و CFL Based (شکل 13).

روش Fixed-Periodic برای جریان‌های پریودیک علی‌الخصوص توربوماشین‌ها کاربرد دارد. در این حالت کاربر تناوب و یا فرکانس مدنظر با تعداد گام‌های زمانی به ازای هر تناوب و تعداد تناوب‌ها برای شبیه‌سازی را وارد نرم‌افزار می‌کند و نرم‌افزار اندازه گام زمانی و تعداد گام‌های زمانی برای حل مساله را محاسبه می‌کند (شکل 14).

روش CFL Based، اندازه گام زمانی در حل گذرا بر اساس شرایط عدد CFL بهینه می‌کند. در این روش کاربر عدد کورانت موردنظر، زمان پایان شبیه‌سازی، اندازه‌های مینیمم و ماکزیمم گام زمانی،مینیمم و ماکزیمم ضرایب تعدیل گام زمانی، تعداد گام‌های زمانی قبل از تعدیل و اندازه گام زمانی اولیه را وارد نرم‌افزار می‌کند و نرم‌افزار در حین حل اندازه گام زمانی موردنیاز برای ارضای عدد کورانت مشخص شده را محاسبه می‌کند (شکل 15).

شکل 13: روش‌های جدید برای تعیین گام زمانی

شکل 14: تنظیمات روش گام زمانی Fixed-Periodic

شکل 15: تنظیمات روش گام زمانی CFL Based

در ورژن جدید نرم‌افزار امکان اخذ نتایج مورد دلخواه بر اساس زمان حل وجود دارد. این قابلیت در قسمت Report Files، Report Plots و Calculation Activities به نرم‌افزار اضافه شده است. در واقع با این قابلیت امکان ذخیره‌سازی و نمایش نمودارها و داده‌ها برای گام‌های زمانی متغیر ایجاد شده است. نمونه‌هایی از این قابلیت را در شکل 16 مشاهده می‌فرمایید.

شکل 16: پس‌پردازش و مانیتورینگ بر اساس زمان حل

در نهایت یکی از ویژگی‌های اصلی اضافه شده به ورژن جدید، مدل توربولانسGEKO (Generalized K-Omega)  است. در ورژن‌های قبلی نرم‌افزار، از آنجایی که هر مدل توربولانس برای حل مساله خاص مناسب بود به همین منظور برای حل هر مساله مشخص باید از بین مدل‌های ثابت موجود استفاده می‌شد. مدل GEKO این امکان را به کاربر می‌دهد تا مدل‌های توربولانس را با کاربرد موردنظرشان متناسب نمایند. بدین منظور چند پارامتر آزاد، قابل تغییر در این مدل ارائه شده است که با تغییر این پارامترها امکان یکسان‌سازی نتایج شبیه‌سازی با هر فیزیکی قابل انجام است (شکل 17). به عنوان مثال CSEP برای جدایش جریان، CNW برای رفتار نزدیک دیواره و  CMIX برای رفتار ترکیب جریان‌های مختلف استفاده می‌شود. به عنوان نمونه افزایش مقدار پارامتر CSEP باعث می‌شود جریان زودتر بر روی سطح دچار جدایش شود. ذکر این نکته نیز ضروری است که مقادیر پیش‌فرض مدل GEKO مشابه مدل SST می‌باشد.

شکل 17: مدل توربولانس GEKO

کلمات کلیدی:

Fluent 2019 R، مدل GEKO، Generalized K-Omega، Named Expressions، گام زمانی Fixed Periodic، گام زمانی CFD Based، فلوئنت، انسیس، ANSYS Fluent