Внешняя интеграция с гидродинамическим программным комплексом Flow Vision

Внешняя интеграция Flow Vision задается на панели команд Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Внешняя интеграция CFD.

Общие положения

Весь раздел представляет собой реализацию моделирования на основе интеграции промышленных пакетов инженерного программного обеспечения Flow Vision и CAE Fidesys.

Программный комплекс (ПК) FlowVision используется для решения различных прикладных задач в различных областях промышленности. Его популярность основана на том, что он позволяет решать сложные нетрадиционные задачи, находящиеся на стыке различных дисциплин, а также на парадигме полной автоматизации таких трудоёмких для инженера процессов, как построение расчётной сетки. FlowVision – это программный комплекс, полностью отчуждаемый от разработчиков. Он имеет развитый графический интерфейс, систему задания расчётного проекта и систему визуализации течений различными методами. Кроме этого, ПК FlowVision предоставляет пользователю возможность вычислять интегральные характеристики течения на различных поверхностях и в объёмах различных объектов.

ПК FlowVision основан на конечно-объёмном подходе к аппроксимации основных уравнений движения жидкости. В нём реализованы явный и неявный методы интегрирования этих уравнений. ПК имеет автоматический построитель неструктурированной сетки с возможностью её локальной динамической адаптации. В ПК реализован двухуровневый параллелизм, позволяющий эффективно проводить расчёты на компьютерах, имеющих распределённую и общую память одновременно. FlowVision обладает широким спектром физико-математических моделей – турбулентности (URANS, LES,ILES), горения, массопереноса с учётом химических превращений и радиоактивного распада, электрогидродинамики. FlowVision моделирует несжимаемые (плотность не зависит от давления) и сжимаемые течения. FlowVision позволяет рассчитывать течения, в которых присутствуют гиперзвуковые зоны, застойные области и зоны рециркуляции. Это достигается использованием всескоростного метода расщепления по физическим переменным для решения уравнений Навье–Стокса

FlowVision позволяет решать междисциплинарные задачи: моделировать многофазные течения с помощью метода VOF, задавать движение тел (перемещение непроницаемых границ) по неподвижной расчётной сетке, моделировать течения во вращающихся машинах с использованием метода скользящей сетки, решать задачи взаимодействия жидкости и конструкции методом двухстороннего сопряжения FlowVision с конечно-элементными ПК.

Для обеспечения проведения совместного расчёта двум программным комплексам необходимо осуществлять обмен актуальной информацией. Для этого был разработан программный модуль, осуществляющий двустороннее взаимодействие между комплексом CAE Fidesys и Flow Vision. Для обмена информацией с FlowVision используется Direct Coupling Co-Simulation протокол, совместимый с КЭ кодом Abaqus. Принципиальную схему можно изобразить следующим образом:

Полная КЭ-модель упругого тела подготавливаются в CAE Fidesys и передаются в ПК FlowVision для расчета тела в составе системы.

Для определения напряжённо-деформированного состояния и соответствующего ему распределения потока используется итерационный процесс. Предварительно происходит расчёт обтекания недеформированного тела.

Рассчитанное воздействие в виде поверхностных сил передаётся в CAE Fidesys для расчёта деформированного состояния твёрдого тела. Затем, опять проводится расчёт течения, но уже с учётом деформированного состояния. Подобные шаги повторяются пока дополнительные перемещения не станут нулевыми, что является индикатором того, что итерационный процесс сошёлся. Этот алгоритм можно записать в виде блок-схемы:

При наличии решения для конкретного момента времени выполняется шаг по времени с использованием неявной схемы. Внутри этой схемы также выполняется серия итераций, пока не будет достигнута сходимость. После этого решение на следующем шаге по времени полагается найденным.