Новости
STAR-CCM+ v11.06 Обзор: Функция кластеризации ячеек сетки
David Mann
CD-adapco (Siemens PLM Software)
Если Вы пытаетесь поместить огромное количество чего-либо в маленький объем, скорее всего вы столкнетесь с нежелательными последствиями. Это как взять с собой в отпуск кучу маленьких детей и вместо отдыха все время следить за тем, чтобы они никуда не делись. Или, перед предстоящим отпуском, настолько плотно упаковать вещи в чемодан, что для того, чтобы он оставался закрытым, пришлось бы на нем сидеть. В этом случае, вполне очевидно, что после посадки самолета, ожидая свой багаж на ленте, можно увидеть, как тщательно выверенный гардероб, разбросан по всему транспортеру и медленно проползает мимо. Подобные проблемы постоянно сопровождают инженера, производящего сопряженный расчет в условиях перегрузки ячеек избыточным количеством DEM-частиц.
Перегрев электронных устройств это вопрос не столько неудобства, сколько безопасности, и работоспособности в целом, будь то смартфон или же дата-центр.
«Переделывай лишь то, что вынужден переделать» - девиз нашей команды разработчиков инструментов
сеткопостроения ...
Подразумевается, что в ходе сопряженного расчета, DEM-частица должна быть меньше чем ячейка, которую она занимает. Данное ограничение связано с тем, что влияние DEM-частицы распространяется исключительно на ячейку, в которой находится ее геометрический центр, а не на смежные ячейки, которые также могут перекрываться этой частицей. Когда DEM-частицы больше некоторых ячеек обьемной сетки, это приводит к возникновению в них больших и нефизичных источников импульса/энергии, приводящих к нестабильностям в решении и его расхождению.
В этом случае, за счет неучтенной обьемной доли вещества, страдает не только стабильность, но и точность расчета.
На практике, это может привести к невозможности моделирования некоторых задач, геометрия которых требует использование очень мелкой сетки.
Текущий релиз STAR-CCM+® v11.06 меняет ситуацию при помощи функции кластеризации ячеек сетки
Кластеризация ячеек неоднородной сетки
Кластеризация ячеек сетки – это уникальная функция, использующая технику объединения ячеек в кластеры для образования грубой сетки, на которой источники энергии и импульса, передаваемые от DEM-частиц потоку, будут корректно учтены . Размер подобного кластера в итоге не будет зависеть от исходной сетки и будет учитывать только размер DEM-частиц. Это позволяет частицам всегда быть меньше, чем кластер обьемной сетки при сопряженном расчете, а также снимает прежние ограничения при сеткопостроении.
Проиллюстрируем возможности новой функции на простом примере. Ниже, мы видим количество крупных частиц, проходящих через сетку различной размерности. Слева пример, в котором функция кластеризации ячеек не используется и где ячейки, чувствующие присутствие DEM-частиц, отмечены красным цветом. Сразу заметно, что взаимодействие этих частиц с ячейками сетки не может быть учтено в достаточной степени. Это отражено в соответствующем графике, где показано, что в процессе перехода частиц в область замельченной сетки их относительная доля падает до уровня в 10% от изначального. Однако, это не единственная проблема. Сопряжение с потоком подразумевает появление дополнительных источников импульса, вызванных наличием силы сопротивления у частицы. Таким образом, концентрации импульса в настолько малом объеме ячейки приводит к существенному искажению скорости потока и общей нестабильности. Справа, мы видим пример с использованием кластеризации ячеек. Теперь, влияние каждой частицы распространяется на весь кластер, внутри которого они находятся. Как показано на графике, взаимодействие полностью учитывается. С функцией кластеризации ячеек, импульс, вызванный сопротивлением, распространяется на весь кластер, что приводит к большей стабильности.
Ячейки при взаимодействии с DEM-частицами: с функцией кластеризации и без нее
Кластеризация ячеек не только улучшает стабильность и точность, но и позволяет сделать то, что раньше было невозможно. Обратимся к примеру фильтрации частиц, где отверстия в фильтре представляют из себя сетку с ячейками меньшими чем проходящие через нее частицы.
Для данного случая очевидно, что частицы будут больше чем размер ячеек в области фильтрации, соответственно ранее эту задачу нельзя было запустить на расчет. Однако, с функцией кластеризации ячеек эта задача не только стабильно запускается, но и считается с большим шагом по времени в 0,01 сек., что позволяет сопряженному расчету завершиться в течение одного часа при использовании 4 ядер.
На изображении внизу показано взаимодействие частиц с фильтром, что отчетливо выражается в результирующем потоке.
