FINE MARINE - Phần mềm mô phỏng động lực học chất lỏng chuyên dụng cho tàu hải quân

2019-04-12 23:22:16

FINE MARINE là một nền tảng tích hợp đầy đủ các tính toán động lực học chất lỏng chuyên dụng cho các kiến trúc tàu hải quân dựa trên sự kế hợp cấu trúc lưới lục diện phi cấu trúc. Có khả năng tính toán CFD với độ chính xác cao cho các hệ thống kiến trúc tàu hải quân.

Mô phỏng động học trực quan và phân tích hệ thống 2D/3D phức tạp:
- Lưới lục diện cho kết cấu đa vật thể, phi cấu trúc và các dạng lưới thích nghi
- Hệ thống Macro mạnh mẽ
- Biểu diễn các mô hình đại lượng vô hướng và đa hướng
- Tính toán khối lượng dẫn xuất
- Hệ tọa độ đề các

-Tính năng riêng biệt cho các thiết bị đẩy
- Hiển thị giao diện đồ họa người dùng đa hướng quan sát và đa dự án

 

 

Hình học
• Các bề mặt IJK cho các lưới có cấu trúc
• Tùy ý tạo các mặt phẳng cắt (xyz..)
• Các bề mặt biên ( khối rắn, đầ ra, đầu vào…)
• Mô tả hệ tọa độ trụ và các hệ tọa độ cánh – cám
• Các bề mặt tiêu chuẩn


Hệ thống công cụ Macro
• Ghi lại toàn bộ các thao tác của người dùng
• Dễ dàng sữa đổi các Marco
• Lưu lại các hình ảnh màn hình bằng các dạng tệp tin Macro meta
• Xem lại các tệp tin hoặc thay đổi trước khi lưu
• Ngôn ngữ giao diện mạnh mẽ, thân thiện cho người dùng định nghĩa, công cụ Macro và các hàm toán học.


Các đại lượng dẫn suất
• Dẫn suất của bất kỳ đại lượng vô hướng và các đại lượng có hướng
• Tích phân bề mặt, giá trị trung bình các đại lượng vô hướng, các vector trên các bề mặt
• Gradient phân kỳ và tính toán xoắn


Biểu diễn các đại lượng vô hướng
• Làm trơn, trải ra hay đường viền của các vùng
• Tương tác và người dùng định nghĩa các
đường đẳng tuyến
• Vẽ biểu đồ tự động trong hệ toạ độ Đề các
• Vùng giá trị
• Đa đại lượng vô hướng đại điện trên các bề mặt tùy chọn


Vector và các đường dòng
• Trường vector, vectơ mặt cắt, vector cục bộ
• Tạo màu của các vector
• Tính toán các đường dòng
• Thể tích hoặc các bề mặt được giới hạn đường dòng
• Các phần tử chất điểm được nhập vào

Vẽ biểu đồ trong hệ tọa độ đề các
• Theo các lưới, các mặt cắt hay ranh giới trên các bề mặt
• Tuyến tính và tỉ lệ theo logarit
• Các hàm theo các trục X, Y, Z, bán kính, chiều dài cùng hay các giá trị trung bình của chiều dài cung
• Khả năng hiệu chỉnh mạnh mẽ và linh hoạt
• Tự động so sánh dữ liệu số và dữ liệu thực nghiệm theo những đường cong 2D hoặc 3D

 

Mô phỏng phối cảnh
• Trục đối xứng và di chuyển vị trí trong không gian
• Mặt phẳng đối xứng
• Xem phối cảnh trực quan
• Ẩn các đường thẳng và xóa bỏ các bề mặt
• Các trạng thái hiển thị mô phỏng, Plat, Grouraud,
• Dịnh dạng dữ liệu đầu ra: PNG, PostScript, EPS, Bitmap,TIFF, JPEG


Hoạt hình
• Di chuyển các bề mặt trong hệ tọa độ I, J, K
• Di chuyển mặt cắt
• Dữ liệu thay đổi theo các hình ảnh mô phỏng động
• Sắp xếp hợp lý các hình ảnh động
• Ghi thành các video bằng các tệp tin MPEG


Phương pháp tiếp cận
• Phần mềm được phát triển trên nền tảng của phương pháp công nghệ lập trình định hướng đối tượng và C++
• Tính linh động và các modun của phần mềm
• Nâng cao khả năng tương tác trong giao diện người
dùng
• Phần mềm có thể thích ứng và đạt chất lượng cao với các máy có tính năng đồ họa cao (PEX, OPENGL, GL, PHIGS)
• Thiết kế ergonomic

 

Phạm vi ứng dụng
• Tính toán động lực học lưu chất
- Cấu trúc, đa khối
- Các lưới phi cấu trúc hoàn hảo

• Phân tích phần tử hửu hạn

- Kỹ thuật cơ khí
- Mô hình nhựa

Thiết bị phần cứng
(
khuyến cáo để sử dụng được đầy đủ các tính năng)
• Tiêu chuẩn các thiết bị: Màn hình, bàn phim, chuột
• Đĩa CD Drive
• Chuột 3 phím
• Độ phân giải màu 24bit và màn hình
1280x1240pixel,
• Bắt buộc phải có card ethernet cho nút khóa
license trên hệ điều hành LINUX
• Bộ nhớ RAM tối thiểu là 256Mb, khuyến cáo nên
lớn hơn 512Mb (cho 1 triệu điểm)
• Hoán đổi không gian: Lắp đặt tăng 3 lần kích
thước RAM.
• Dung lượng ổ cứng phụ thuộc vào độ phức tạp của
dự án và số điểm quản lý, 100Mb để lưu chữ tệp
tin lưới và giải pháp pháp cho tệp tin 1 triệu điểm
tham chiếu

Hệ điều hành máy tính
• SGI
• SUN
• HP
• IBM
• DEC Alpha
• Linux
• Pentium/Athlon (WindowNT, 2000, XP)

 

 

 

Một nền tảng tích hợp đầy đủ các tính toán động lực học chất lỏng chuyên dụng cho các kiến trúc tàu hải quân dựa trên sự kế hợp cấu trúc lưới lục diện phi cấu trúc:

  • HexpressTM: Hệ thống chia lưới lục diện tự động
  • ISI-CFDTM: Phương pháp Navier-Stock đối với lưu chất không nén đượ
     
  • CFviewTM: Hệ thống mô phỏng tính toán trực quan
     
  • FINETMGUI: Tương tác trong vùng đồ họa giao diện người dùng
     
  • Quan sát quá trình tính toán

 

Các thiết bị phần cứng

( Khuyến cáo để có thể sử dụng đầy đủ các tính năng của phần mềm)

  • Lắp song song các máy tính liên thông với nhau
  • Thiết bị RAM: Khoảng 2Gb cho 1 triệu điểm nút với độ chính xác gấp đôi
  • Đề nghị về khả năng tải của CPU: ít nhất là 500.000 điểm nút trên một bộ sử lý
  • Bộ sử lý 64bits với bộ nhớ đủ yêu cầu cho tiền sử lý (350Mb trên 1 triệu điểm nút)

 

Cấu hình máy tính và hệ điều hành

  • Linux intel 32bit
  • Linux opteron 64bits
  • IBM power PC

 

Môđun ISIS-CFDTM FlowSolver

 

Phương pháp số

  • Phi cấu trúc toàn diện
  • Khe hở được xử lý theo phương pháp bảo toàn thể tích hữu hạn
  • Các hàm toán học áp suất
  • Các chiến lược chụp lại kết quả bề mặt thoáng với giao diện độ phân giải cao
  • Không gian rời rạc: Sắp xếp trung tâm thứ cấp và sắp xếp ngược
  • Thời gian rời rạc: Sắp xếp hệ thống phẩn hồi thứ cấp ngược

 

Xử lý song song

  • Lên đến 999 bộ vi xử lý
  • Vùng phân tích với Metis
  • Phân bố bộ nhớ ( nền  MPI)
  • Tự động phân vùng
  • Tự động xây dựng lại các giải pháp

 

Điều kiện biên

Đầu vào:

  • Trường dòng chảy
  • Quy định về bậc của hàm sóng ( thứ tự 1,2,3)

Đầu ra:

  • Quy định áp suất
  • Ngoại suy gradient áp suất

 

Phương pháp tính

  • Euler
  • Navier-Stokes Walls
  • Moving Wall

 

Điều kiện đối xứng:

  • Mặt phẳng đối xứng

 

Khả năng dòng chảy

  • Bề mặt thoáng hay dòng chất lỏng đơn
  • Mô hình chân vịt theo lý thuyết Actua-Tor-Disk
  • Hệ toạn độ đề các
  • Phương pháp Euler
  • Phân lớp
  • Xoáy
  • Trạng thái dòng chảy ổn định
  • Dòng chảy không ổn định
  • Chất lỏng không nén được
  • Trọng lượng
  • Các mô hình xoáy
    • Mô hình hàm Spalart-Allmaras
    • Hệ số k-e mô hình Lauder-Sharma
    • Hệ số k-Omega (SST)
    • Hệ số k-Omega (BSL)
    • Hệ số k-Omega (Wilcox)
    • EARSM(explicit algebraic reynolds stress model)

 

Tất cả các mô hình có thể dùng với

  • Hàm số wall
  • Phương trình Reynolds
  • Xoay hiệu chỉnh

Ngoại trừ mô hình Spalart-allmaras ( chỉ có sẵn trong mô hình Low-Reynolds)

 

Môđun FINETMGUI*


Tương tác giao diện người dùng trong vùng đồ họa


• Tích hợp đầy đủ giao diện đồ họa


• Đơn giản dễ sử dụng POINT & CLICK giao diện vùng đồ họa
- Chuột
- Bối cảnh

- Độ chính xác
- Tìm hiểu giao diện, tương tác trực quan và nhanh chóng


• Dể dàng sử dụng giao diện hướng đối tượng
- Trình đơn công cụ thả xuống
- Trình đơn công cụ bên phải
- Các hộp thoại
- Bàn phím nhập vào các khu vực


• Lựa chọn các đối tượng đồ họa bằng cách
- Lựa chọn chuột
- Lựa chọn bằng bàn phím


• Nút xem hình học động và khối lượng đại diện
cho phối cảnh bất kỳ với các phản hồi thị giác
ngay lập tức


• Nhiều cửa sổ môi trường


• Truy cập vào bộ tiền xử lý và hậu xử lý


• Nhiệm vụ quản lý


• Theo dõi hội tụ


• Cài đặt tính toán song song


• Chế độ tính toán theo mẻ


Giám sát quá trình tính toán
Thời gian chạy trực tiếp tích hợp lịch sử theo dõi
của:
• Toàn diện và các khối dư
• Lực: Lực nâng, lực kéo, mô men
• Biến số xoáy

• Có sẵn trong phiên bản tiếp theo

 

 

Công cụ tạo lưới độc lập cho Bộ giải NON-NUMECA và các bộ giải CSM hoặc được nhúng trong bộ giải CFD phi cấu trúc của Numeca: Fine/Marine và Fine/Hexa

  • Các dữ liệu hình học 3D được thể hiện rõ ràng bằng các khoang lưới lục diện bên trong và gần các đường biên bề mặt
  • Hạn chế thao tác nhập vào của người sử dụng
  • Dễ dàng sử dụng
  • Các công cụ hỗ trợ mạnh mẽ cho việc tạo lưới theo các bước tuần tự
  • Tự động tạo các tập tin khuôn mẫu cho các dữ liệu hình học tương tự.

Tính năng

  • Tạo lưới nhanh và tự động
  • Vùng rời rạc được biểu diễn toàn bộ bằng lưới lục diện
  • Tạo lưới với 2 phần chính:
    • Phạm vị chuẩn bị chia lưới ( Các dữ liệu sử lý CAD)
    • Tạo dạng lưới (từ lưới dạng khối hoặc dạng bề mặt)
  • Trình đơn thao tác dữ liệu hình học
  • Vùng làm đơn giản hóa dữ liệu hình học:
    • Manual Edge/Face Merge/Split
    • Automatic Edge/Face Merge dựa trên tính năng nhận dạng góc
  • Tất cả các lưới lục diện
    • Tính chính xác của sự sắp xếp số cơ bản
    • Tỉ lệ đạt được các vùng chia lưới cao đối với các phần tử tại lớp biên
  • Chu kỳ lưới
  • Đa vùng và kết nối FNMB
  • Sự tạo lưới đa khối
  • Chia lưới hỗn hợp
  • Kiểm tra chất lượng lưới
  • Công cụ tương tác, chỉnh sữa lưới
  • Tự động phân vùng lưới
  • ( trong các mô đun FINETM/Marine and FINETM/Hexa)
  • Mặc định hướng hiệu chỉnh trong Star- CD, mặt lưới được chuyển qua định dạng STL
  • Chế độ phối chọn
  • Hình thành lưới 64bits

 

Khả năng chia lưới mạnh mẽ

  • Bắt đầu chia lưới
    • Chuyển tệp tin CAD đến phạm vi tính toán
    • Tự động thiết lập lưới cho các vùng hoặc hoặc nhập vào tệp tin đã được chia lưới trước
  • Chọn lọc và chỉnh sữa lưới
  • Chọn tiêu chí chung chia lưới
    • Bề mặt cong
    • Các phần tử ngăn giữ hai bề mặt
  • Thiết lập mục tiêu kích thước các phần tử lưới hoặc:
    • Cục bộ ( Gần với bề mặt được lựa chọn) hoặc
    • Trong phạm vi tương tác tạo ra khối
  • Kết thúc quá trình chia lưới
  • Tự động bắt các điểm nút của lưới trên vùng

đồ họa CAD

  • Tối ưu hóa chất lượng lưới
  • Chèn các lớp biên xung quanh bề mặt và các

đường

  • Có khả năng dừng chia lưới tại mỗi bước
  • Các định dạng tệp tin nhập vào
  • Trực tiếp nhập vào các định dạng
    • CATIA V5 (*.CatPart)
    • PARASOLID
    • STL + Properties files ( Stereolithographics)
  • Các định dạng qua sử lý CAD
  • Chèn các tệp tin đơn giản và nhanh
    • IGES

 

  • STEP
  • STL
  • ACIS
  • CADDS
  • Pro-E
  • Công cụ làm sạch dữ liệu CAD mạnh mẽ và hiệu quả

Định dạng tệp tin xuất ra

  • FINE/Marine and FINE/HEXA
  • STAR-CD
  • FLUENT
  • CSM code (SAMCEF BACON)

 

Cu hình và hệ điu hành máy tính

  • unix:
    • SGI
    • SUN
    • HP
    • IBM
    • DEC
    • Alpha
    • Itanium 2
    • PA-RISC 64bits machines
  • Linux
    • Opteron (LINUX 64 bits)
    • Pentium EM64T (LINUX 64 bits)
  • Pentium/Athlon (Windows 2000, XP)

 

 

 

 

 

Bình luận