Ab sofort steht Ihnen unsere aktuelle Version 12 der technologisch führenden CFD-Software ANSYS CFX zur Verfügung.

Wichtige Highlights von ANSYS CFX 12 umfassen:

• Integration in die neue ANSYS Workbench 2.0,
• Aufsetzen mehrerer Konfigurationen mit ANSYS CFX-Pre,
• Anpassung von CFX-Pre und Einführung projektbezogener Dialogfenster,
• Einführung eines Immersed Solid-Modells als Alternative zu Mesh Deformation und
• Einführung eines Starrkörper-Lösers für Fluid-Starrkörper-Interaktionen.

Entwicklungsschwerpunkt dieser neuen Version ist darüber hinaus selbstverständlich wieder die kontinuierliche Verbesserung der Effizienz der Software und die Weiterentwicklung der in ANSYS CFX verfügbaren physikalischen Modelle. Untenstehend finden Sie eine Auswahl an Neuerungen.

Allgemeines

Eine Auswahl allgemeiner Neuerungen in ANSYS CFX 12:

• Optimierungen im Löser ergeben einen allgemeinen Geschwindigkeitszuwachs von 10 bis 20%, in Einzelfällen sogar bis zu 50%. In Parallelrechnungen wurde die Datenkompression zur Ausgabe von Zwischenergebnissen parallelisiert, was insbesondere transiente Simulationen beschleunigt. Die Partitionierung wurde überarbeitet, so dass sie deutlich schneller ist und die par-Dateien deutlich kleiner sind; für Rotor-Stator-Simulationen ist eine neue Partitionierungsmethode verfügbar, die deutlich weniger Überlapp erzeugt.
• Für nicht-newtonsche Materialien stehen weitere Viskositätsmodelle und ein Finite-Slip-Modell an Wänden zur Verfügung.
• Neue Verbrennungsmodelle wurden eingeführt (Extended Coherent Flame Model, Autoignition) und bestehende verbessert (Burning Velocity Model mit "Turbulent Flame Speed Correlation" nach Bradley). Die Verwendung von Realgasen in Verbrennungssimulationen ist jetzt möglich, und die Berechnungsdauer mit Flamelet Library wurde drastisch gesenkt. Der Workflow zum Aufsetzen einer Verbrennungsberechnung wurde verbessert.
• Dünne Wände (z.B. Lack- oder Kunststoffüberzüge) können jetzt durch zusätzliche Widerstände, z.B. für den Wärmefluss, modelliert werden (Thin Regions Modeling).
• Die Turbulenzmodellierung wurde erweitert: Curvature Correction ist jetzt für alle Zwei-Gleichungs-Modelle verfügbar, die Behandlung von Wandrauheit wurde verbessert, insbesondere in Zusammenhang mit dem Transitionsmodell. Das SAS-Modell wurde überarbeitet, und für LES-Simulationen stehen über das Smagorinsky-Modell hinaus zwei neue Subgrid-Scale-Modelle zur Verfügung (WALE und Dynamic Smagorinsky).
• ANSYS CFX-Post wurde um weitere Darstellungsmöglichkeiten erweitert: In transienten Fällen können sich Gitter und Topologien ändern, und der Vergleich zwischen verschiedenen Fällen ist einfach möglich. Die Farbskalen (Color Maps) können frei definiert werden, Iso-Clip-Objekte erlauben die flexible Auswahl zur Anzeige von Teilen von Objekten. Zur Darstellung von Wirbelstrukturen stehen viele neue Möglichkeiten zur Verfügung, wie das Q-Kriterium oder das λ₂-Kriterium. Der Chart-Viewer wurde überarbeitet und erlaubt auch Histogramme und Fouriertransformationen.

Integration in die Workbench 2.0

Mit dem Release von ANSYS 12 wurde die Workbench völlig neu erstellt. Sie bleibt das Bindeglied aller einzelnen ANSYS-Programme, kann jetzt aber den Workflow schematisch darstellen, als Prozess speichern und Lösungen parameterbasiert aktualisieren. Dies ist ein weiterer großer Schritt in der Umsetzung unserer Vision des "Simulation Driven Product Development". Standardschnittstellen zwischen den Programmen erlauben Multi-Physik-Anwendungen, z.B. jetzt auch mit ANSYS FLUENT. Die ANSYS Meshing Technology bietet neue Möglichkeiten aus GAMBIT und TGrid zur automatisierten Vernetzung mit Tetraedern/Prismen und Hexaedern/Prismen für alle Workbench-Anwendungen.

Aufsetzen mehrerer Konfigurationen

Die neue Möglichkeit, mehrere Konfigurationen in einem CFX-Pre zu definieren (Multiple Configurations), vereinfacht und automatisiert aufeinander aufbauende Simulationen.

Einfache Beispiele sind die Berechnung einer stationären Startlösung und der davon startenden transienten Simulation, aufeinanderfolgende Simulationen mit verschiedenen Turbulenzmodellen, Parametervariationen oder eine Gitterstudie mit verschiedenen Gittern mit oder ohne Interpolation der vorherigen Lösungen. Die auf vorherigen Simulationen folgenden Konfigurationen werden anhand der definierten Bedingungen ausgewählt und starten automatisch.

Es ist sogar möglich, komplexe Gitterbewegungen mit Mesh Deformation und, in Abhängigkeit von Position und Gitterqualität, Neuvernetzung z.B. über ICEM CFD-Replay-Skripte in einem CFX-Pre aufzusetzen, wobei sich auch die Topologie verändern darf (Schließen eines Einlasses oder eines Spaltes). Hierzu können Bedingungen für das Beenden einer Konfiguration (Interrupt Control) und die Auswahl der nächsten Konfiguration (Activation Control) sehr flexibel definiert werden.

Alle Konfigurationen können gemeinsam in ANSYS CFX-Post geöffnet werden, so dass ein einfacher Zugriff auf die verschiedenen Simulationen und der direkte Vergleich einzelner Konfigurationen möglich ist.

Anpassung des ANSYS CFX-Pre GUIs

Die Oberfläche von ANSYS CFX-Pre kann jetzt angepasst werden. Über eigene Dialogfenster können z.B. Eingabemöglichkeiten für Daten in anwendungstypischer Terminologie erstellt werden; diese Daten können dann verarbeitet und für die automatisierte Definition von CEL-Ausdrücken, Randbedingungen, Modellen usw. verwendet werden. Modelle und Einstellungen können ausgeblendet werden, z.B. um dem Nutzer nur eine sinnvolle Vorauswahl zu zeigen.

Immersed Solid-Modell

Das neu eingeführte Immersed Solid-Modell stellt eine Alternative zur Gitterverformung dar. Bei der Immersed Solid-Methode wird dem Fluid-Gitter ein Festkörper-Gitter überlagert, wobei das Fluid-Gitter die Konturen des Festkörpers nicht abbilden muss. Das Fluid-Gitter wird i.a. nicht verformt, so dass die Gitterqualität erhalten bleibt. Durch eine Volumenkraft wird die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids auf die Geschwindigkeit des Festkörpers gezwungen. Hierbei kann der Festkörper ruhen, aber auch Drehung und Translationsbewegung und deren Überlagerung sind möglich, und die Berechnung der Bewegung des Festkörpers aufgrund der Umströmung ist mit dem Starrkörper-Löser möglich.

Starrkörper-Löser

Der neue Starrkörper-Löser erlaubt die Simulation von Fluid-Starrkörper-Interaktion ohne externen Löser oder aufwändige CEL-Strukturen. Es können bis zu 6 Freiheitsgrade gelöst werden (3 Translations-, 3 Rotationsfreiheitsgrade), Zwangsbedingungen können die Bewegung einschränken, und externe Kräfte (Federn, Schwerkraft) und Drehmomente können hinzugefügt werden. Der Starrkörper-Löser kann mit Gitterverformung und mit dem neuen Immersed Solid-Modell benutzt werden. Für die zeitliche Integration steht neben First Order Backward Euler mit Euler-Winkeln auch der Simo-Wong-Algorithmus, ein implizites Verfahren zweiter Ordnung mit Quaternionen, zur Verfügung. Einfache Beispiele sind schwimmende Körper, Kugelventile oder Durchflussmesser mit Turbine oder Schwebekörper.