FlowVision — комплексное многоцелевое решение для моделирования трехмерных течений жидкости и газа, созданный командой разработчиков компании ТЕСИС в тесном сотрудничестве с научно-исследовательскими организациями и промышленными предприятиями в России и за рубежом.

FlowVision может успешно использоваться во многих областях применения. FlowVision является программным комплексом общего назначения и позволяет решать задачи механики жидкости и газа, возникающие во многих областях промышленности, в том числе в аэрокосмической, автомобилестроительной, судостроительной и морской техники, нефтегазовой и химической, турбомашиностроительной, теплотехники, вентиляции и кондиционирования, биомедицины.

На рис. 1 представлен пример расчета компрессора, а на рис. 2 — расчета приводнения вертолета. Решение подобных задач вычислительной гидродинамики (обтекание самолета, корабля, автомобиля, моделирование турбин, насосов и т.д.) осуществляется традиционно на пределе возможностей компьютера и требует использования всего потенциала вычислительной техники. Время счета этих задач измеряется часами, а иногда и сутками.

В таком случае параллельные вычисления могут существенно ускорить получение результата численного моделирования.

FlowVision — инженерный инструмент, которому доверяют крупнейшие предприятия различных отраслей промышленности:
На рис. 4 показан пример декомпозиции (разбиения) расчетной области на восемь подобластей для задачи обтекания автомобиля.

FlowVision основан на численном решении трехмерных стационарных и нестационарных уравнений динамики жидкости и газа, которые включают в себя законы сохранения массы, импульса (уравнения Навье-Стокса), уравнения состояния. Для расчета сложных движений жидкости и газа, сопровождаемых дополнительными физическими явлениями, такими, как, турбулентность, горение, контактные границы раздела, пористость среды, теплоперенос и так далее, в математическую модель включаются дополнительные уравнения, описывающие эти явления.
На рис. 5 показаны линии тока около автомобиля

FlowVision использует конечно-объемный подход для аппроксимации уравнений математической модели. Уравнения Навье-Стокса решаются методом расщепления по физическим процессам (проекционный метод MAC).

FlowVision основан на следующих технологиях вычислительной гидродинамики и компьютерной графики:
• прямоугольная расчетная сетка с локальным измельчением расчетных ячеек
• аппроксимация криволинейных границ расчетной области методом подсеточного разрешения геометрии
• импорт геометрии из систем САПР и конечно-элементных систем через поверхностную сетку
• ядро программы написано на языке C++
• имеет клиент-серверную архитектуру
• пользовательский интерфейс - для операционных систем MS Windows и Linux
• система анализа результатов расчетов использует высококачественную графику на основе OpenGL

на рис. 6 — изолинии давления в среднем сечении при обтекании автомобиля.

FlowVision построен на базе единой интегрированной среды, в которой препроцессор, решатель и постпроцессор объединены и работают одновременно.
В функциональное назначение Препроцессора входит импортирование геометрии расчетной области из систем геометрического моделирования, задание модели среды, расстановка начальных и граничных условий, генерация или импорт расчетной сетки и задание критериев сходимости.
После этого управление передается Решателю, который начинает процесс счета. При достижении требуемого значения критерия сходимости процесс счета может быть остановлен.
Результаты расчета непосредственно во время счета доступны для Постпроцессора, в котором производится обработка данных - визуализация результатов и сохранение их во внешние форматы данных.
Такое построение позволяет проводить моделирование и одновременно, визуализируя значение любой газодинамической переменной, анализировать результаты расчета, менять граничные условия и параметры математической модели.
Архитектура программного комплекса FlowVision является модульной, что позволяет легко добавлять новые функциональные возможности и вносить улучшения.

На рис. 7 представлены результаты по параллельной масштабируемости задачи с сеткой из 362 тыс. расчетных ячеек.

Выводы:
Нами были рассмотрены эффективные параллельные алгоритмы вычислительной аэродинамики и их реализация на многопроцессорных вычислительных платформах. FlowVision является масштабируемым программным обеспечением, работоспособным на однопроцессорных и многопроцессорных вычислительных системах. Это обеспечивается минимизацией влияния всех узких мест: времени стартовой инициализации, несбалансированности загрузки процессоров, последовательных частей кода, коммуникационных затрат. Приведенные примеры подтверждают эффективность FlowVision при моделировании сложных трехмерных задач вычислительной аэродинамики. Параллельная версия FlowVision демонстрирует хорошую масштабируемость на многопроцессорной вычислительной системе.

Ключевые возможности:
• до-, транс-, сверх- и гиперзвуковое трехмерные течения
• стационарные/нестационарные задачи
• ньютоновская и неньютоновская жидкость
• многоскоростное приближение
• морфология: сплошная, дисперсная (пузыри, частицы, капли)
• неинерциальная система координат
• моделирование турбулентности:

• • k-Epsilon стандартная/квадратичная;
• • k-Epsilon низкорейнольдсовая;
• • k-Epsilon FV низкорейнольдсовая квадратичная;
• • Shear Stress Transport;
• • Spalart-Allmares;
• • LES Смагоринского;
• • ламинарно-турбулентный переход;
• • пристеночные функции
• моделирование свободной поверхности:
• • поверхностное натяжение;
• • первичное дробление;
• • слияние капель в несущую фазу;
• • перенос капель
• теплоперенос:
• • изо- и анизотропная теплопроводность;
• • естественная и вынужденная конвекция;
• • сопряженный теплообмен;
• • диффузионный лучистый теплообмен P1;
• • тепловой пограничный слой;
• • Джоулево тепло;
• • объемные источники тепловыделения
• горение многофазного течения:
• • модель Зельдовича;
• • модель кинетическая;
• • модель турбулентная;
• • модель пульсационная;
• • модель EDC;
• • модель NOx;
• • дефлограция/детонация
• модель массопереноса:
• • перенос несмешиваемых/смешиваемых компонент;
• • испарение частиц;
• • осаждение пленки на поверхность
• изотропное сопротивление среды
• пористость
• электрогидродинамика:
• • эффект Марангони;
• модель зазора:
• • учет теплопереноса;
• • учет кривизны;
• • управление вязкостью;
• • электропроводимость

Расчетная сетка:
• ортогональная сетка
• динамическая локальная адаптация на границе, в области, по решению и градиенту
• подсеточное разрешение геометрии
• пристеночное призматическое разрешение пограничного слоя

Подвижные тела:
• произвольный закон движения тела в пространстве
• учет аэрогидродинамических и инерционных сил на движение тела
• учет контактного воздействия

Сопряжение подобластей:
• нестационарное сопряжение типа Ротор-Статор (Скользящая поверхность):
• • сопряженный теплообмен по скользящей поверхности;
• • сопряжение типа «Frozen Rotor»;
• • моделирование режима авторотации;
• • поддержка множества осей вращения с различной пространственной ориентацией и глубиной вложенности
• сопряженный теплообмен
• сопряжение периодических ГУ
• автоматическое разбиение расчетной области на подобласти по заданным поверхностям раздела
• неограниченное количество подобластей

Многодисциплинарное моделирование и оптимизация:
• передача распределения давления и температуры в пакеты прочностного анализа, основанных на методе конечных элементов и получение от них деформированной геометрии и распределения температуры:
• • автоматическая двухсторонняя связь с SIMULIA Abaqus;
• • ручной экспорт нагрузок в SIMULIA Abaqus, Ansys Mechanical и Nastran
• интеграция с системой многокритериальной оптимизации IOSO для решения задачи оптимизации формы
• передача данных в пакет моделирования нейтронного переноса TORT
• передача данных в пакет вычислительной акустики LMS Virtual.Lab

Препроцессор:
• чтение геометрической модели из сеточных форматов STL, VRML, MESH, ABAQUS, ANSYS, NASTRAN, Star CD cel, VTK, CEDRE NGEOM
• чтение геометрической модели из параметрических форматов IGES, STEP, Parasolid, JT, VDA-FS, UG NX, Pro/E, Creo, Inventor, SolidWorks, SolidEdge, CATIA V4, CATIA V5, CATIA V6 (опционально)
• Булевы операции над телами, трансформация геометрии
• автоматическая диагностика импортированной геометрии и ее ручная и автоматическая коррекция
• База веществ с возможностью ее расширения и редактирования
• задание пользовательских зависимостей через Редактор формул

Граничные условия:
• вход/выход: скорость, давление, полное давление, расход
• стенка: прилипание, проскальзывание, шероховатость, сопряжение, адиабатическая, с заданной температурой, тепловой поток
• симметрия, скользящее, периодика, сопряженное, неотражающие
• задание параметров с помощью аналитической зависимости или табличного распределения

Постпроцессор:
• способы визуализации течения на границах области, пользовательских импортированных поверхностях, плоскостях и в объеме: графики, вектора, изолинии, цветовые контура, изоповерхности, линии тока, объемная визуализация
• интегральные, распределенные и локальные характеристики в сечении, на поверхности и в объеме
• пакетная обработка результатов для создания анимации нестационарных течений
• пользовательские переменные
• источники освещения
• off-line визуализация
• визуализация решения в процессе счета
• передача данных в пакет EnSight

Численный метод:
• метод конечного объема
• схема конвективного переноса повышенного порядка точности
• расщепление уравнений Навье-Стокса на подсистему для компонент скорости и уравнение для давления
• явная и неявная схемы решения
• крыловский GM-RES метод сверхлинейной сходимости
• неявная робастная схема решения уравнений с возможность их решения с CFL>>1

Документация:
• русскоязычная документация с гиперссылками
• отдельное печатное издание

Параллельные вычисления:
• распределенные вычисления + многопоточный режим
• многоядерное/многопоточное распараллеливание;
• поддержка различных библиотек MPI (MPICH, Intel MPI, Microsoft MPI и прочее) в том числе пользовательских
• автоматическая декомпозиция расчетной области
• динамическая балансировка;

Архитектура и платформа:
• платформа Microsoft Windows XP и выше
• 32/64-битная адресация памяти
• сетевая «плавающая» лицензия
• MPI библиотеки межпроцессорной коммуникации
• многоядерное/многопоточное распараллеливание

Области применения программы FlowVision:
• Внешняя аэро - гидродинамика: обтекание автомобиля, судна, самолета, ракеты, зданий и сооружений (определение коэффициентов сопротивления и подъемной силы, распределенная нагрузка, тепло- и массоперенос)
• Внутренняя аэро-гидродинамика: течение в салоне автомобиля и в подкапотном пространстве, вентиляция внутренних отсеков, движение газов и жидкостей по магистралям и трубопроводам
• Моделирование турбомашин: течение в турбинах, компрессорах, насосах, учет влияния гребных винтов на обтекание судна
• Моделирование процессов горения: сжигание метана в котлах ТЭЦ, образование оксидов азота
• Моделирование технологических процессов: моделирование теплопереноса в микроэлектронных схемах, расчет расход-напорных характеристик эжекторного насоса, водо-запорных устройств, расчет смесителей и газовых миксеров, совместный теплоперенос между жидкостью и твердыми телами
• Моделирование процессов изготовления деталей: литье металлов, расчет процессов затвердевания и кристаллизации
• Экология, управление микроклиматом: распространения загрязнений и примесей в атмосфере и водной среде, отопление, вентиляция и кондиционирование


Изменения в версии FlowVision 2.5.4 от 08.08.2008
1. В Модели горения
а) Коэф-т избытка кислорода теперь определяется по реальным (не по восстановленным) массовым концентрациям кислорода и горючего.
б) И богатый, и бедный пределы воспламеняемости можно вычислять в dll. В инсталляцию добавлены соответствующие dll для горения метана в воздухе.
2. В блоке Турбулентность
а) Для переменных "Пульсации Teмпературы" и "Диссипация Пульсаций Температуры" изменён метод по умолчанию. Теперь это '1-й порядок точности' ('Upwind').
б) Изменены наборы граничных условий в шаблоне 'Стенка' для переменных "Пульсации Teмпературы" и "Диссипация Пульсаций Температуры".
в) Изменена нормировка уравнения для переменной "Потенциал Pасстояния" (видимые невязки теперь будут маленькими).
3. В слое 'Распределённые характеристики' для скаляра добавлена возможность вывода его интегрального значения (как для вектора).

Название: FlowVision
Год выпуска: 2008
Версия: 2.5.04 Build 20080930
Лицензия: Установка не требуется, зарегистрирована!
• System Requirements:
• Intel Pentium/Celeron or newer, AMD K6 or newer
• Frequency: 500 MHz or higher
• RAM:
• 256 MB or more
• Display adapter:
• Resolution: 800х600 or higher
• Hardware support: OpenGL
• Memory: 32 MB or higher
• Windows XP
• Windows Vista all SP
• Windows 7
• Language (Russian English)

Подробные системные требования а так же рекомендации по выбору компонент системы можно найти в документации webhelp

Добавлено 5% на востановление