CFX Berlin - ANSYS Release 17.0

ANSYS Release 17.0

Ab sofort steht Anwenderinnen und Anwendern der ANSYS-Simulationslösungen das neue ANSYS Release 17.0 zur Verfügung. Zugang zum Software-Download erhalten Kunden von CFX Berlin über unsere Supportseiten. Unsere Installationsanleitungen für ANSYS 17.0 sowie ANSYS Electromagnetics Suite 17.0 geben deutschsprachige Hilfestellung für den Download sowie die Installation der Software.

"10x Performance, 10x Prozessverständnis und 10x Produktivität" - so hieß bei ANSYS das Motto für die Entwicklung am aktuellen Release 17.0. Ergebnis sind zahlreiche Neuerungen hinsichtlich physikalischer Anwendungstiefe, Effizienz und Arbeitsflussverbesserung sowie hinsichtlich Rechengeschwindigkeit und Skalierbarkeit.

Mit der aktuellen Softwareversion steht Entwicklungsingenieuren eine technisch noch ausgereiftere, komfortable und skalierbare Simulationsplattform zur Verfügung, welche sämtliche physikalischen Bereiche der Produktentwicklung auf Komponenten- und auf Systemebene abdeckt. Die ANSYS Workbench-Umgebung erlaubt es, umfangreiche Funktionsanalysen sowie Parameter- und Designstudien effizient und auf allerhöchstem Niveau durchzuführen.

Modellaufbau

ANSYS SpaceClaim bietet eine Vielzahl an Neuerungen und Funktionsverbesserungen, welche insgesamt zu einem wesentlich schnelleren Modellaufbau beitragen, egal ob es sich um strömungsmechanische, thermische, elektromechanische oder strukturmechanische Modelle handelt. Das Programm startet jetzt wesentlich schneller (60%) und die Lade- und Speicherzeiten insbesondere für sehr große Modelle wurden signifikant reduziert. Weiterhin werden neue Datenformate z.B. (AMF, OBJ, PLY, STL) unterstützt und bestehende Importschnittstellen aktualisiert und erweitert. Unter anderem können jetzt auch geometrische Informationen aus Leiterplattendesigns (ECAD) schichtweise importiert werden und für eine Simulation mit ANSYS Mechanical, Maxwell, Icepak oder ANSYS CFD aufbereitet und verwendet werden. SpaceClaim 2016 unterstützt OpenGL und jetzt auch DirectX 11, was zu erheblich verbesserter Performance beiträgt und außerdem auch die Verwendung von realistischen Materialdarstellungen für Geometriemodelle erlaubt. Weitere Verbesserungen sind:

  • Werkzeug zur Erstellung von Balkenmodellen
  • Neue Funktionen für Blech- und Schweißnahtmodellierung
  • Extraktionsfunktion für die Erstellung von Submodellen
  • Verbesserte Einbindung in die ANSYS Workbench
  • Die Verwendung von Scripten (IronPython) sowie die Einbindung in ACTs (anwendungsspezifische Workbench-Erweiterungen) ist jetzt möglich
  • Umfangreiche Aufbereitungs- und Analysefunktionen zur Vorbereitung von 3D-Druckmodellen
  • Analyse- und Reparaturfunktionen für facettierte Modelle (STL-Gitter) 
  • Funktionen zur Erstellung von CAD-Flächen aus STL-Flächen (hilfreich für Reverse Engineering)

Strömungsmechanik

Auch im Anwendungsgebiet numerische Strömungssimulation bringt das aktuelle ANSYS-Release 17.0 eine ganze Reihe von Neuerungen und Verbesserungen. Das Modell für transiente Schaufelkanalberechnungen von Turbomaschinen in ANSYS CFX erlaubt jetzt die Verwendung der Fourier-Transformation für Asymmetrie in der Zu- und Abströmung, wie sie z.B. in Spiralgehäusen oder bei teilbeaufschlagten Turbinen auftritt. Weiterhin wurde die Numerik für das Stage-Interface verbessert.

Um bei instationären Berechnungen mit Wärmeübergang die Rechenzeiten zu verkürzen, kann jetzt für den Festkörper ein separater Zeitschritt gewählt werden, womit die großen Zeitskalenunterschiede zur Strömung überbrückt werden. Im Bereich der Grobstruktur-Turbulenzmodellierung steht den Nutzern jetzt mit der "Stress-Blended Eddy Simulation" (SBES) ein hybrides RANS-LES-Modell mit verbesserter Behandlung von Wandgrenzschichten zur Verfügung.

Im Bereich Transitionsmodellierung gibt es ein neues Modell: um Rechenaufwand zu reduzieren, wird im neuen Transitionsmodell nur noch eine statt der bisher zwei zusätzlichen Gleichungen gelöst. Dieses Transitionsmodell ist auch auf Wände mit vorgegebener Wandgeschwindigkeit anwendbar. Des Weiteren werden Effekte durch Querstrom-Instabilität berücksichtigt und die reduzierte Anzahl empirischer Parameter erlaubt nun einfachere Kalibrierung.

Anwendern von ANSYS FLUENT steht mit dem Release 17.0 eine neue Menüstruktur in Form von "Ribbons" zur Verfügung. Darüber hinaus sind die Fensterbereiche in FLUENT jetzt frei verschiebbar und es gibt einen Vollbild-Modus. Innerhalb der Workbench ist für FLUENT ein besseres Monitoring von laufenden Berechnungen möglich. Die neue automatische Interpolationsfunktion für die Übertragung bestehender Ergebnisse auf neue Netze führt zu einer schnelleren Lösung sowie zu einem effizienteren Workflow bei der Durchführung von Designstudien. Die Numerik wurde hinsichtlich höherer Genauigkeit bei der Gradientenberechnung auf Netzen mit schlechter Elementqualität optimiert und das Konvergenzverhalten im gekoppelten Löser wurde erheblich verbessert. Für Berechnungen mit Netzbewegung steht jetzt ein neues Diagnosetool für Interfaces mit der "Mapped"-Option zur Verfügung. Der Starrkörperlöser in ANSYS FLUENT kann jetzt auch in stationären Berechnungen verwendet werden. Ein weiteres neues Feature ist die Option "Overset Meshes". Diese Funktion erlaubt die Zerlegung geometrischer Probleme und anschließende Überlagerung der Teilnetze in einer Simulation. Weitere Verbesserungen sind u. a.:

  • Neues, Omega-basiertes Reynolds-Spannungsmodell ("Stress-BSL-RSM")
  • Weiterentwicklung bei den Grobstrukturmodellen: Shielded Detached Eddy Simulation (SDES) und Stress-Blended Eddy Simulation (SBES)
  • Zahlreiche Verbesserungen im Bereich Verbrennungsmodelle
  • Neue Kollisions- und Reibungsgesetze für das Partikelkollisionsmodell DEM
  • Neues Modell für Partikelinteraktion mit rauen Wänden
  • Neues Modell für Tropfenaufprall und Wandfilmbildung
  • Neues Modell für Berechnungen mit großen Partikeln (Macroscopic Particle Module - MPM)
  • Export von Lösungsdaten auf ausgewählten Oberflächen für die Auswertung in ANSYS CFD-Post
  • Verbesserungen für die parameterfreie Optimierung mit dem adjungierten Löser
  • Weiterentwicklung des Brennstoffzellen-Moduls

Elektromechanik

Anwender von ANSYS Maxwell bietet das Release 17.0 erheblichen Performance-Zuwachs. Die neue Option „Time Decomposition Method“ erlaubt jetzt eine sehr effiziente Parallelisierung transienter Berechnungen in 2D und 3D. Das Verfahren ermöglicht die gleichzeitige Berechnung mehrerer Zeitschritte verteilt auf diverse CPU-Kerne. Besonders nützlich ist diese Methode für relativ kleine Netze mit vielen Zeitschritten, also z.B. für die transiente Simulation von Elektromotoren.

Der Eddy-Current-Löser in ANSYS Maxwell wurde um die Option erweitert, jetzt auch nicht-lineare B-H-Kurven verwenden zu können. Weiterhin können Anregungen nun auch über "Winding" und/ oder über einen „External Circuit“ definiert werden. Die (Ent-)Magnetisierungsberechnungen sind nun transient und magnetostatisch möglich und erlauben dabei unterschiedliche Netze in der Quell- und Zielberechnung.

Für die transiente Berechnung von Asynchronmaschinen in 3D steht mit dem "Rotational Layer Mesh" eine neue Vernetzungsfunktion zur effizienten Auflösung von Wirbelstromeffekten in Kupferstäben zur Verfügung. Eine weitere neue Vernetzungsfunktion ist die "Edge Cut Mesh Operation". Diese Funktion erlaubt eine effiziente Gitterverfeinerung im Querschnitt rotierender Maschinen.

Neu in Maxwell sind auch die Option der Co-Simulation mit Matlab Simulink sowie die Kopplung des Eddy-Current-Lösers mit harmonischen FEM-Berechnungen. Im Bereich Systemsimulation steht darüber hinaus nun eine Simplorer-eigene Modelica-Bibliothek zur Verfügung. Damit können in Modelica existierende Systemkomponenten in ein Simplorer-Model eingebunden werden. Ebenfalls neu ist die Zusammenführung aller Programme für die elektromagnetische Analyse (Maxwell, RMxprt, HFSS, Q3D, Simplorer) in einer gemeinsamen Oberfläche - dem "ANSYS Electronics Desktop".

Strukturmechanik

Mit dem Release 17.0 wurde das Produktportfolio im Bereich der Strukturmechanik neu organisiert. Anstelle der bisherigen elf unterschiedlichen Produkte, wird es zukünftig mit ANSYS DesignSpace, ANSYS Mechanical Pro, ANSYS Mechanical Premium, ANSYS Mechanical Enterprise sowie ANSYS Autodyn nur noch fünf Produkte geben. Die Funktionalität der einzelnen Produkte wurde durch die Verdichtung teils deutlich erweitert. Das neue ANSYS Mechanical Enterprise enthält beispielsweise nun auch Zugriff auf ANSYS SpaceClaim, den ANSYS DesignXplorer, das Fatique Module, ANSYS Rigid Body Dynamics, Composite PrepPost sowie die ANSYS Customization Suite.

Neben den "kosmetischen" Änderungen gibt es natürlich auch eine Vielzahl von technischen Neuerungen und Verbesserungen. Getreu dem Motto "10x" liegt ein Schwerpunkt für ANSYS Release 17.0 auf dem Thema Effizienz: Dank einem parallelisierten Block-Lanczos-Eigen-Solver, der Parallelisierung von Frequenzanalysen (Modalanalysen), erheblich verbesserter Skalierung gerade bei großen CPU-Kern-Zahlen und erweiterter GPU-Unterstützung ist ANSYS R17.0 deutlich schneller.

Für die Analyse von elektronischen Bauteilen und Komponenten lassen sich jetzt mit Hilfe von ANSYS SpaceClaim schnell und komfortabel PCB-Modelle (Schichten) aus ECAD-Daten importieren und hinsichtlich Temperaturfeld, Spannung, Verformung, Vibration und Lebensdauer analysieren. Im Bereich Mehrkörpersimulation ist es möglich, Interaktion mit starren und flexiblen Körpern in einer Berechnung zu analysieren.

Weitere technische Neuerungen beinhalten:

  • Exportfunktion für Netze deformierter Bauteile zur Verwendung in weiteren Analysen (z.B. FSI, als Geometrie)
  • Erweiterungen im Bereich Bruchmechanik (beliebige Rissform, erweiterte Bewertungsmöglichkeiten)
  • Verbesserte nichtlineare adaptive Vernetzungsalgorithmen (hilfreich u.a. für Dichtungsanalysen)
  • Geomechanische Materialmodelle für Erdreich, Fels, Sand, Lehm mit u.a. Ver- und Entfestigung (hilfreich für Off-Shore-Anwendungen)
  • Arbeitsflussvereinfachung sowie verbesserte Modelle für die Analyse von Verbundwerkstoffen (Composites), u.a. ein Modell zur Simulation des Aushärtens 
Picture ANSYS Release 17.0 - Performance. Insight. Productivity.
ANSYS Release 17.0 - Performance. Insight. Productivity.
Beispiel für Submodell-Extraktion in ANSYS SpaceClaim
Beispiel für Submodell-Extraktion in ANSYS SpaceClaim
Bild: DirectX 11 macht ANSYS SpaceCaim deutlich schneller
DirectX 11 macht ANSYS SpaceCaim deutlich schneller
Screenshot ANSYS SpaceClaim Direct Modeler
SpaceClaim Benutzeroberfläche
Transitionsmodellierung in ANSYS CFX
Transitionsmodellierung in ANSYS CFX
Transiente Schaufelkanalberechnung mit asymmetrischer Zu- und Abströmung
Transiente Schaufelkanalberechnung mit asymmetrischer Zu- und Abströmung
Erweiterte Hybrid-Turbulenzmodellierung
Erweiterte Hybrid-Turbulenzmodellierung
Neue Rendering-Optionen: Darstellung von Geometrie und Strömungsfeld
Neue Rendering-Optionen: Darstellung von Geometrie und Strömungsfeld
Neues Gesicht von ANSYS FLUENT ab Release 17
Neues Gesicht von ANSYS FLUENT ab Release 17
Electronics Desktop - integrierte Oberfläche für elektronische Analysen mit ANSYS
Electronics Desktop - integrierte Oberfläche für elektronische Analysen mit ANSYS
Die "Time Decomposition Method" in Maxwell  verteilt einzelne Zeitschritte auf verschiedene CPU-Kerne
Die "Time Decomposition Method" in Maxwell verteilt einzelne Zeitschritte auf verschiedene CPU-Kerne
Beispiel für DMP Skalierbarkeit ab Release 17.0
Beispiel für DMP Skalierbarkeit ab Release 17.0
Speedup des verbesserten Eigen-Solvers in ANSYS 17.0
Speedup des verbesserten Eigen-Solvers in ANSYS 17.0
ANSYS 17.0 erlaubt den einfachen Import von Teilmodellen aus ECAD-Daten
ANSYS 17.0 erlaubt den einfachen Import von Teilmodellen aus ECAD-Daten

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