Logotyp för Volupe

Blogginlägg Volupe

Introduktion av Simcenter SPH Flow

Syftet med det här blogginlägget är att presentera ett av de nyare tilläggen till Simcenter-portföljen, Simcenter SPH Flow. Detta är inte någon form av officiell nyhet, förvärvet av Nextflow Software tillkännagavs för över ett år sedan och pressmeddelandet kan hittas här [Siemens förvärvar Nextflow Software för att påskynda simulations med avancerad meshless-teknik | Siemens Software]. Målet med det här inlägget från Volupe-sidan är att belysa funktionerna.

Av programvarans namn kan man utläsa att det rör sig om en SPH-lösare. SPH är en förkortning för smoothed-particle hydrodynamics. I följande avsnitt beskrivs vad en SPH-lösare är och vad den gör, vilka tillämpningar som är relevanta för denna typ av lösare och vad som ingår i verktyget Simcenter SPH Flow. Vi kommer också att kortfattat diskutera färdplanen för verktyget.

Vad är en SPH-lösare?

SPH som metod utvecklades ursprungligen för astrofysiska problem men har förvandlats till ett verktyg som används inom många forskningsområden. Den har vissa fördelar jämfört med klassisk CFD, varav den främsta är att den är en nätfri metod. Det är en Lagrangian-metod där det i stället för en maskstorlek för att öka och minska upplösningen är partiklarnas storlek som fyller denna funktion. En nackdel med SPH-metoden jämfört med nätbaserade metoder är den allmänna svårigheten att fastställa randvillkor som inlopp, utlopp och väggar. Metoden är i sig bra på att simulera fria ytor och kan jämföras med VOF-metoden i Simcenter STAR-CCM+. Metoden bygger fortfarande på Navier-Stokes ekvationer.

Tillämpningar för Simcenter SPH Flow

Eftersom metoden är bra för fria ytor har många av de föreslagna tillämpningarna denna typ av problembeskrivning. En fri yta som måste lösas upp, och ofta också i samband med relativt höga hastigheter. En typisk tillämpning som ofta lyfts fram där SPH är möjlig och gridbaserad CFD inte är det (åtminstone inte i någon praktisk tillämpning), är höga hastighet växellådor. De höga hastigheterna i denna tillämpning gör ofta att en VOF-simulering i Simcenter STAR-CCM+ antingen är alldeles för tidskrävande eller att den fria ytan diffunderar numeriskt och att kontinuiteten inte uppfylls.

Förutom höghastighetsväxellådor finns det andra tillämpningar inom fordonsindustrin där Simcenter SPH Flow kan påskynda simulations, t.ex. smutsning och vaddning. Solning är vanligtvis vattenpåverkan på en bilkaross eller vindruta. Hydroplaning är ett annat område där en SPH-lösare kan användas. Vaddning är en smutsig bil när ett fordon kör genom en djup vattenpöl eller en vattenpöl. Animationen nedan visar ett exempel på detta.

Nästa animation visar ett exempel på nedsmutsning.

Dessa exempel visar att roterande kroppar, translationer och fria kroppsrörelser används, vilket gör Simcenter SPH Flow till ett mångsidigt verktyg för simulering av rörelser.

Utanför bilindustrin finns det några tillämpningar där Simcenter SPH-flöde kan vara användbart, t.ex. simulations av kullager och inom civilingenjörsbranschen kan det användas med stor framgång vid dammbrott simulations.

Dessutom är den mycket användbar i ett par multifysiska tillämpningar, t.ex. kapillär simulations, ytspänning och reologi. Bilden nedan visar ett exempel på reologi i icke-newtoniska fluids.

Ingår i Simcenter SPH Flow

Simcenter SPH Flow består av tre huvudkomponenter: Simcenter SPH Flow studio, en explicit solver och en implicit solver. Du kommer alltid att behöva Simcenter SPH Flow studio, som kan användas tillsammans med antingen den implicita lösaren eller den explicita lösaren.

Simcenter SPH Flow Studio

Simcenter SPH Flow studio tillhandahåller programmets grafiska gränssnitt och låter dig hantera geometrier och ställa in din simulering genom ett antal sammanhang. Vad du vanligtvis kan göra är att skapa efterbehandling och rapportera plan eller andra former, som dina härledda delar från Simcenter STAR-CCM+. Det är också därifrån du laddar och sparar dina fall. Bilden nedan visar hur GUI kan se ut med några enkla förklaringar.

Simcenter SPH Flow Implicit och Simcenter SPH Flow Explicit

Programpaketet Simcenter SPH Flow innehåller två lösare som är lämpliga för olika tillämpningar. De viktigaste funktionerna och skillnaderna mellan den implicita och explicita lösaren kan ses i jämförelsen nedan.

Modellering av värmeöverföring under flödesfunktioner avser mappning av flödesdata med hjälp av tabeller till t.ex. Simcenter STAR-CCM+ eller ett FEA-verktyg. Den aerodynamiska kraften, som också ingår i flödeskapaciteten, innebär att man tillämpar en strikt kraft på bakgrunden utan någon tvåvägskoppling. Den variabla storleken på Explicit solver under Multiresolution kan typiskt sett se ut som animationen nedan.

Färdplan för Simcenter SPH Flow

Enligt färdplanen för Simcenter SPH Flow ska SPH-lösaren integreras i Simcenter STAR-CCM+. Enligt nuvarande information kommer programmet att vara tillgängligt med en separat licens och inte med de licenser som för närvarande finns tillgängliga i Simcenter STAR-CCM+. Det kommer att kräva ett tillägg. Det pågår diskussioner om framtiden för den fristående versionen och integrationen i Simcenter STAR-CCM+. Den första integreringen föreslås ske någon gång under nästa år. Den kommer att vara begränsad till växellåda simulations för den första versionen. En av de nuvarande prioriteringarna är att göra det möjligt för den implicita och explicita lösaren att hantera samma typ av fysik.

Jag hoppas att detta har varit intressant information för dig som läser vår blogg. Jag hoppas också att du kan se fördelarna med att använda en SPH-solver i vissa simuleringstillämpningar. Tveka inte att ta kontakt om du har några frågor, som vanligt till support@volupe.com. Vi kommer att göra vårt bästa för att försöka besvara alla frågor du kan ha om denna produkt som är relativt ny i Simcenters sortiment.

Författare

Robin Viktor

Robin Victor
+46731473121
support@volupe.com

Fler blogginlägg

sv_SESwedish