«ПОИНТ» — официальный дистрибьютор Autodesk в России

Autodesk CFD – мощная расчетная система для точного и гибкого моделирования потоков жидкостей, газов и процессов теплопередачи. Имеет Сертификат соответствия российским стандартам и отвечает требованиям ГОСТ и СНИП.

Функционал Autodesk CFD 

Интеграция с САПР

Любой гидрогазодинамический расчет начинается с определения расчетной модели, основой для которой является подготовленная геометрия исследуемых объектов. Неважно в какой САПР вы работаете, Autodesk CFD поддерживает любые популярные форматы.

Autodesk CFD может использовать геометрическую модель без установленного САПР-приложения на компьютере или может быть интегрирован во все основные САПР, включая Autodesk Inventor, Autodesk Revit, PTC Creo, Solidworks, UGNX, SpaceClaim. При этом передача геометрии CFD из CAD-приложения происходит напрямую, без сохранения промежуточных файлов. Кроме того, данный способ передачи данных позволит сохранить ассоциативность геометрической и расчетной моделей: при изменении геометрии объектов в САПР, все изменения будут учтены в CFD, и настройки расчетной модели будут сохранены.

Развитые средства работы с геометрией

Очень часто геометрия, разработанная в САПР, содержит большое количество различных элементов, которые не оказывают значительного влияния на результаты CFD-расчета. но в тоже время являются проблемными с точки зрения комплексности подготовки модели, так как могут привести к усложнению или невозможности построения сетки, увеличению ресурсов для расчета и, как следствие, существенному увеличению времени решения.

Для работы с геометрией в комплексе с Autodesk CFD есть специальная утилита SimStudio Tools, предназначенная для подготовки геометрической модели к расчету, а также построению качественной расчетной сетки. В составе SimStudio Tools уже присутствуют инструменты для создания, изменения, упрощения и анализа геометрии. Неважно, установлена ли САПР-система на компьютере или нет, Autodesk CFD предоставляет все необходимые инструменты для подготовки и проведения CFD-расчетов.

Обширная библиотека законченных изделий и материалов

Autodesk CFD содержит базу данных большого количества материалов и веществ, используемых в различных отраслях промышленности, и включает все их теплофизические свойства, необходимые для CFD-расчетов. В данной базе материалов есть сведения о характеристиках наиболее часто встречающихся жидкостях и газов, а также законченных компонентов и устройств систем: электронных приборов (включая активные электронные компоненты – светодиоды, микросхемы, транзисторы, печатные платы), вращающиеся машины (включая вентиляторы и насосы), теплообменное оборудование и др.

При необходимости пользователь может создавать свои базы данных со свойствами материалов, которые можно редактировать, пополнять и пересылать другими пользователям.

Эргономика и удобство пользователя

Одной из идей, которой руководствовались разработчики Autodesk CFD, было создание интуитивно-понятного инструмента, который поможет инженерам, не имеющим большого опыта работы с CAE-приложениями, оперативно искать ответы на вопросы по гидрогазодинамическим параметрам работы проектируемых объектов. Именно поэтому интерфейс пользователя выполнен в едином, уже знакомом пользователям Autodesk стиле. Простой и знакомый интерфейс упрощает освоение CFD-комплекса и становится очень удобным.

Autodesk CFD обладает множеством возможностей, облегчающих работу по подготовке и проведению расчетов и анализу полученных результатов. Расширенные возможности контекстного меню и подсказок, возможность перетаскивания расчетных данных в среде подготовки проекта, удобные диалоговые окна, возможность использования математических выражений, возможность ввода переменных нагрузок и коэффициентов, расширенная справка с упражнениями для самообучения, а также многие другие возможности автоматизации процесса подготовки расчетов позволяют ускорить расчеты и получить результат в короткий срок.

Автоматическое создание расчетной сетки

Генератор расчетной сетки в Autodesk CFD по умолчанию настроен на генерацию качественной сетки для широко встречающихся задач. В то же время пользователь всегда имеет возможность изменить параметры сеточного генератора, а также создать отдельные зоны с индивидуальными настройками сетки.

Создание расчетной сетки

При построении сетки генератор автоматически создаст призматический пристеночный слой элементов для более точного моделирования течения в пограничном слое. В остальном объеме, для повышения точности расчета, будет создана сетка с меньшим размером ячеек в той области, где имеются конструктивные элементы малых размеров или там, где форма потока претерпевает сильные изменения.

Мощный решатель CFD\CFD2

Autodesk CFD имеет встроенный мощный решатель для комплексных расчетов задач динамики жидкостей и газов. Для моделирования больших моделей с количеством элементов от 10 до 50 доступен новый решатель CFD2. Возможности CFD2 показывают значительное снижение времени расчетов на мощных многоядерных компьютерных системах. Архитектура CFD2 идеальна для многопроцессорных систем и кластеров с несколькими узлами.

Autodesk CFD обладает широкими возможностями и поддерживает моделирование многих физических процессов:

  • внутренний несжимаемый поток;
  • внешний несжимаемый поток;
  • теплопередача;
  • периодические граничные условия;
  • нестационарные потоки;
  • свободная поверхность (Volume of Fluid - VOF);
  • скалярное смешивание;
  • испарение;
  • прогнозирование мест возникновения кавитации;
  • излучение;
  • солнечный нагрев;
  • сжимаемые потоки;
  • нагрев под действием электрического тока;
  • вращающиеся машины (осевые компрессоры, насосы, вентиляторы);
  • визуализация дыма;
  • тепловой комфорт;
  • прогнозирование мест возникновения эрозии;
  • теплообменники;
  • компактные тепловыделяющие модели;
  • печатные платы;
  • термоэлектрические компоненты;
  • тепловые радиаторы;
  • проницаемые материалы.

Значения параметров решателя, установленные по умолчанию, подходят для большинства решаемых задач. В случае необходимости пользователь может установить индивидуальные значения параметров решателя для конкретной задачи, включая выбор схемы адвекции, модели турбулентности и других параметров.

Высокопроизводительные вычисления

Для комплексных CFD-задач, в которых предполагается использование сетки с большим количеством элементов или стоит задача моделирования длительного процесса, Autodesk CFD позволяет использовать возможности высокопроизводительных вычислений (High Performance Computing – HPC).

Решатель Autodesk CFD поддерживает запуск на многоядерных компьютерах, а также на кластерной инфраструктуре.

Решение задач в облаке

Autodesk CFD позволяет выполнить процесс расчета не только на локальном компьютере, но и использовать облачные сервисы компании Autodesk. Когда расчетная модель готова, то при наличии действующей учетной Autodesk ID и наличии специальных облачных кредитов (Autodesk Cloud Credits), модель может быть отправлена в облако, где будет произведен расчет. Результаты расчета будут загружены на компьютер пользователя автоматически по окончании.

При решении задач в облаке, ресурсы локального компьютера остаются свободными, и пользователь может выполнять другую работу.

Моделирование свободной поверхности

Существует целый ряд задач при моделировании движения несмешиваемых сред, результаты которых невозможно предсказать без численного моделирования, а аналитическое решение не применимо вовсе. Например, весьма затратным и сложным будет проведение натурного эксперимента по прорыву плотины или наполнению шахты водой, разливу масла из танкера. Такие задачи встречаются также в судостроении, автомобилестроении, энергомашиностроении и других областях промышленного производства. Подобные задачи требуют совместного применения возможностей моделирования второго класса задач, а именно взаимодействия потока и твердого тела, которое может менять свое положение.

Решатели Autodesk CFD Advanced и Autodesk CFD Motion поддерживают возможность моделирования свободного течения жидкостей для решения подобных задач методом VOF (Volume of Fluid – VOF). Это позволит избежать проведения сложного и дорогого натурного эксперимента.

Моделирование свободного течения жидкости в Autodesk CFD

Моделирование потоков с движущимися твердыми телами

Решатель Autodesk CFD Motion включает в себя возможность моделирования взаимодействия потока жидкости или газа с телом, находящимся внутри этого потока, которое не закреплено или движется по заданному закону. Поддерживаются различные виды движений:

  • движение по заданному пользователем закону или приводимое в движение потоком;
  • вращающиеся машины (турбо машиностроение);
  • линейное движение;
  • угловое движение;
  • комбинированное движение: линейное и угловое;
  • комбинированное движение: окружное и угловое;
  • нутация;
  • ротационные лопастные машины;
  • свободное движение (6 степеней свободы).

Моделирование потоков с движущимися твердыми телами в Autodesk CFD

Обширный инструментарий анализа результатов (постпроцессинг)

Autodesk CFD обладает широчайшими возможностями постпроцессорной обработки для анализа результатов расчета. Удобные средства визуализации и представления данных позволяют всесторонне проводить анализ полученных результатов.

Плоскости сечений

Для анализа результатов в определенной плоскости, пользователь может создать одно или несколько сечений для которых можно настроить желаемое отображение результатов величин в виде распределения цветных полей исследуемых параметров или векторов. Настраиваемое цветовое поле позволяет отобразить такие параметры как давление, температура, векторы скорости или его проекций на координатные оси, величину теплового потока, плотность и другие характеристики.

Линии тока

Линии токаВ реальных испытаниях, например, в условиях аэродинамической трубы, визуализацию направления течений потока, проводят, как правило, с помощью шерстяных нитей (шелковинок) или цветного дыма. В среде компьютерного анализа Autodesk CFD отображение направления потока может быть визуализировано непосредственно в виде гибко настраиваемых векторов.

 

Графики величин

Помимо цветового и векторного отображения характеристик потока Autodesk CFD позволяет построить график измеряемой величины в конкретных точках плоскости сечения. При этом для нестационарных задач Autodesk CFD позволяет построить график анализируемой величины в течение анализируемого промежутка времени.

Параметры потока в конкретном сечении

В случае если в плоскости сечения оказываются замкнутые контуры с потоками, то Autodesk CFD позволит автоматически определить все параметры потока через все обнаруженные сечения с использованием инструмента Bulk Results.

Визуализация движения частиц в потоке, трассировка частиц

Для наглядного наблюдения за траекториями движения частиц потока в конкретных точках Autodesk CFD предоставляет специальные инструменты. Траектории движения частиц могут быть представлены в виде выделяемых цветом линий в пространстве, а также частиц потока. Движущимся частицам может быть также назначена определенная масса и учтено влияние гравитации. Указанные инструменты являются очень мощными средствами для визуализации потока и позволяют проанализировать дополнительные характеристики потока удобным для восприятия способом.

Изоповерхности

Изоповерхности представляет собой поверхности постоянного значения и являются трехмерным инструментом визуализации, показывающим значение, а также физическую форму характеристик потока. Форма изоповерхности визуализирует все точки в модели, которые имеют определенную величину исследуемого параметра. При этом цвет указывает на конкретное значение данной величины.

Изоповерхности в Autodesk CFD

Изоповерхности полезны при визуализации распределения скоростей в сложных потоках, а также температурных полей и фронта давления. Данный инструмент может быть также использован для определения местоположения максимальных и минимальных значений исследуемых величин.

Воздействие потока на твердые поверхности

Autodesk CFD позволяет анализировать силы, вызванные потоком, создаваемые на твердых и стеновых поверхностях. Специальный инструмент Wall Calculator позволяет проводить подобный анализ, который бывает необходим в различных ситуациях:

  • Оценка гидродинамической силы на внутренние компоненты клапанов для определения скорости пружины или привода.
  • Расчет аэродинамических коэффициентов на аэродинамических поверхностях.

Кроме этого, данный инструмент позволяет рассчитывать:

  • температуру стенки;
  • распределение давления;
  • тепловой поток;
  • пленочный коэффициент теплопередачи;
  • крутящий момент вокруг оси и центра силы.

Использование этого инструмента бывает полезным, например, при моделировании теплового режима электронных устройств или работы систем вентиляции и кондиционирования помещений.

Центр принятия решений

Выполнение первого расчета является первым шагом в процессе моделирования. Во многих случаях требуется исследовать различные проектные альтернативные варианты, а затем сравнить полученные результаты, чтобы определить, какой вариант наиболее оптимален.

Существует 2 принципиальных способа выполнить данное сравнение:

  • Сравнить эффекты, вызванные изменением в оригинальной геометрии. Это предполагает изменение модели САПР и последующую работу по выполнению расчетов и анализу результатов.
  • Использовать ту же геометрическую модель и сравнить эффекты, вызванные изменением параметров моделирования (например, граничные условия расчета или свойства материалов) на результаты расчетов.

Центр принятия решений Autodesk CFD

Autodesk CFD предоставляет мощный набор инструментов для оперативного сравнения результатов расчетов различных проектных исполнений и вариантов. Центр принятия решений является простой, но мощной средой для выполнения данной задачи. С его помощью можно идентифицировать проектное исполнение, которое будет удовлетворять набору необходимых критериев. Центр принятия решений позволяет:

  • извлекать конкретные значения результатов расчетов;
  • сравнивать результаты нескольких сценариев.

Результаты по конкретным частям модели, результаты по плоскостям, результаты в точках, а также графики образуют основу Центра принятия решений. Создайте объект по одному сценарию, обозначьте его как «Результат проекта», и Центр принятия решений вычислит результаты по каждому сценарию в исследовании автоматически.

Генератор отчетов

Autodesk CFD обладает гибким настраиваемым генератором отчетов. Пользователь может указать какие варианты исполнений и их режимы работы, из имеющихся в файле проекта, включать в генерируемый отчет.

Отчет может включать информацию как о результатах решения, так и об используемых в моделях материалах, приложенных граничных условиях, параметрах сеточного генератора. Также он может содержать конкретные настройки решателя и график сходимости решения.

Автоматизация расчетов с использованием API

Autodesk CFD имеет встроенную поддержку программного интерфейса API (Application Programming Interface), который дает возможность работать с функционалом программы без использования пользовательского интерфейса пользователя. Вот для решения каких задач может быть полезным использование API-интерфейса:

  • автоматизировать повторяющиеся рутинные задачи;
  • автоматизировать любую пользовательскую задачу в любой последовательности и объеме;
  • автоматизировать любую задачу вывода данных в специальном виде (ранжирование, дополнительные вычисления, функции, подключение сторонних БД и источников, вывод данных в любую ИС и т.д.);
  • автоматизировать специальный формат и вид вывода результатов расчетов (Word, Excel, специальные форматы и интерфейсы).

Программный интерфейс Autodesk CFD поддерживает:

  • Python API 2.7. Позволяет автоматизировать большинство задач препроцессинга и постпроцессинга.
  • QTScript API (Javascript). Позволяет автоматизировать большинство задач препроцессинга и некоторые задачи постпроцессинга.

Развитый справочник пользователя

Современные версии Autodesk CFD содержат руководство пользователя, вобравшее в себя все лучшее за годы развития продукта. Помимо основных справочных функций, описания интерфейса пользователя и порядка работы в программе, руководство содержит теоретические основы гидрогазодинамических расчетов, а также обучающие примеры, которые помогут пользователю быстрее освоить новый продукт. Многие статьи руководства пользователя снабжены видеороликами и файлами данных моделей.

Руководство пользователя Autodesk CFD содержит специальный раздел, в котором даны рекомендации по наилучшим практикам решения конкретных классов задач. Он содержит упражнения для самостоятельного обучения с рекомендациями технических специалистов по наилучшим настройкам и подготовке расчетных моделей.

Отличный инструмент поиска позволяет искать информацию в справочной системе по продукту, общей базе знаний Autodesk, а также специальных тематических форумах пользователей. Кроме этого, часть руководства Autodesk CFD локализована для русскоговорящих пользователей.

Autodesk CFD в электронике и приборостроении

Электронные приборы и компоненты постоянно меняются и усложняются, при этом каждый раз необходимо обеспечивать требуемый уровень охлаждения как всей системы, так и отдельных компонентов. Устройство современных электронных приборов является комплексной и сложной задачей для инженеров, так как необходимо всегда понимать в каких условиях будет функционировать устройство и учитывать это при принятии проектных решений.

Autodesk CFD обладает специальными возможностями, предназначенными для упрощения моделирования теплового режима работы электронных устройств. Для этого в программе содержатся специальные модели материалов для всестороннего анализа теплового режима работы приборов и электронных систем:

  • модели печатных плат PCB, включая многослойные MPCB;
  • компоненты активного и пассивного охлаждения (вентиляторы, радиаторы);
  • активные тепловыделяющие компоненты (микросхемы стандартных размеров, конденсаторы, светодиоды, транзисторы);
  • модели пористой среды (фильтры, сетки, перегородки и другое).

Autodesk CFD предоставляет инженерам возможность увидеть скрытые от их глаз параметры работы разрабатываемых изделий. Используя эти возможности в задачах обеспечения правильного теплового режима работы приборов, вы можете получить удивительные результаты. Благодаря способности визуализировать и анализировать потоки воздуха и тепловые условия работы, проектировщик способен оптимизировать конструкцию на самом раннем этапе проекта.

Autodesk CFD в производстве турбин, арматуры и компонентов трубопроводов

Производительность таких продуктов как насосы, клапаны, форсунки и других компонентов гидравлических систем целиком зависит от эффективного взаимодействия деталей данных устройств с потоками жидкостей. Типовыми вопросами при проектировании гидравлического оборудования, в т.ч. работающего под высоким давлением (арматура, дроссели, клапаны и др.), являются следующие:

  • оптимизация проточной части арматуры;
  • прогнозирование и предотвращение кавитации;
  • увеличение пропускной гидравлической способности Кv;
  • снижение потерь давления;
  • оптимизация динамических характеристик;
  • расчёт сил и давлений на компоненты оборудования.

Оборудование, в котором есть вращающиеся детали, является особенным классом CFD-расчетов. Типовые инженерные задачи, которые могут быть выполнены в этой области:

  • расчёты рабочих характеристик (напор, расход, КПД);
  • оптимизация проточной части и рабочих колес и геометрии движущихся частей;
  • повышение износостойкости конструкции;
  • минимизация вибрации;
  • расчеты крутящего момента.

Autodesk CFD в строительстве и архитектуре

Технология информационного моделирования BIM уже несколько лет поднимает стандарты качества в отечественной строительной отрасли – выполнено огромное количество проектов, получен неоценимый опыт. С другой стороны, очевидно, что чем глубже BIM проникает в работу архитекторов и строителей, тем сложнее становятся объекты проектирования, и быстрее выполняются проектные работы. При этом с ростом сложности, должны расти требования к безопасности возводимых зданий и сооружений.

Современные компьютерные технологии и возможности CFD-расчетов становятся незаменимым инструментарием проектных организаций. Численное моделирование и возможности поиска «слабых» мест объектов проектирования является необходимым условием гарантированной надежности проектируемых конструкций:

  • анализ ветровых нагрузок и внешнего обтекания;
  • энергоаудит;
  • пожаробезопасность, анализ распространение дыма и продуктов горения;
  • расчет инженерных систем, вентиляции, кондиционирования, отопления, анализ теплового комфорта;
  • оценка эффектов от внедрения технологий энергосбережения и экологичности.

Энергоаудит в строительстве

Использование CFD-моделирования во многих случаях является необходимым условием полноценного внедрения BIM-технологий. На сегодняшний день ни одна расчетная методика не в состоянии представить полную картину по течению потоков снаружи и внутри проектируемых объектов.

Внедрение практики CFD-расчетов в процесс BIM-проектирования позволит повысить уровень безопасности, снизить количество слабых мест с точки зрения надежности и эксплуатационных расходов.