CFD++

CFD++, ileri düzey nümerik ayrıklaştırma ve çözüm sistemi içerisinde tümleşik eleman modelleme, tümleşik fizik ve tümleşik hesaplama metodolojisi tabanlı genel amaçlı ileri düzey hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımıdır.

Tümleşik Fizik

  • Sıkıştırılabilir akış (tüm Mach sayısı aralığında)
  • Sıkıştırılamaz akış
  • Tek fazlı ve/veya çok fazlı akış
  • Reaksiyon akış
  • Daimi ve zamana bağlı akış,
  • Dönen hacim  (pompa, impeler, türbin, kompressör v.b)
  • Birleşik ısı transfer analizi
  • Gözenekli yapı

Tümleşik Eleman 

CFD++ çözücüsü tümleşik eleman yönetimi ile kullanıcılarını kompleks geometrileri için eleman topolojisinden (structured, unstructured, multi-blok), eleman bağlayıcılığıdan (overset, non-aligned, incompatible) ve eleman tipinden (3D-hexahedral, triangular prism, pyramid, tetrahedral; 2D- quadrilateral, triangular; 1D-line) bağımsız kılarak, kullanıcılarına hem kolaylık hemde eleman modelleme konusunda özgürlük tanımaktadır

Tümleşik Hesaplama

CFD++ masaüstü sistemlerden , büyük clusterlara kadar bir çok sisteme uygun olacak şekilde yazılmış ve Windows, Linux, Unix üzerinde çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Paralelize edilmiş işler sanki tek işlemci üzerinde çalıştırılırmış gibi kolaylıkla paralel şekilde çalıştırılabilir. Sistem uyumluluğu nedeniyle dosyalar işletim sisteminden bağımsız şekilde yaratılır ve tüm işletim sistemlerinde sorunsuzca çalıştırılabilir.

 

 

 

Gelişmiş Nümerik Yöntemler

Akış bölgesinde nümerik dalgalanmaların önlenmesi için  çok-boyutlu yüksek dereceli TVD (Total Variation Diminishing) interpolasyon limitleme algoritması kullanılmaktadır. Çeşitli yaklaşık  Riemann çözücüleri ise invisid akış terimlerinde yayılımın doğruluğunu garanti etmek için kullanılmaktadır. Multi-grid, relaxation ve benzersiz ön-koşullama teknikleri ise gelişmiş yakınsama hızlandırma tekniklerini oluşturmaktadır.

CFD++ Teknolojisi

Algoritma kombinasyonları ve implementasyon mükemmelliği sayesinde CFD++ müşterilerine benzersiz özellikler sunmaktadır;

  • unstructured grid ve hatta yüksek açıklık oranlı hücrelerde dahi  daha fazla gerçek hassasiyet yüksek bozulmaya uğramış adapte edilmiş meshleri kabul etme yeteneği
  • yüksek derecede bölünmüş duvar yüzeylerinde dahi daha fazla güvenilirlik
  • zamandan bağımısız ve zamana bağlı akışlarda gerçekçi türbülans çözümleri
  • sürdürülebilir  fiyat politikası
  • destek ve yazılım geliştirme
  • yazılımı otomotiv, havacılık, uzay, biomedikal, kimya, güç, turbomakina, elektronik soğutma vb. alanlar için özelleştirebilme yeteneği.

Doğruluk, hız ve güvenilirlik

CFD++ firmanıza kazandırdığı yetenekler:

  • Bugüne kadar geliştirilmiş  en yetenekli ve esnek geometrik yetenekler.
  • Tüm akış hızlarında hızlı (multi-grid ve  multi-CPU ) çözüm  metodolojisi.
  • Esnetilmiş, yüksek açıklık oranlı mesh geometrilerinde dahi geliştirilmiş hassasiyet ve güvenirlik.
  • RANS, LES ve  hibrid RANS/LES için Anisotropic, non-linear çerçeveler.
  • Güçlü, kullanıcı dostu grafik arayüz.
  • Spesifik uygulamalar için yazılım kişiselleştirmesi.

 CFD++ Çözüm Denklemleri
 
  • Navier Stokes: Sıkıştırılabilir ve sıkıştırılamaz akışlar. CFD++ ayrıca ikinci dereceden TVD ayrıklaştırma şeması içermektedir.
  • Adveksiyon-Difüzyon
  • Çoklu-Türler
  • Türbülans Modelleri
  • Kimyasal Reaksiyonlar
 CFD++ Nümerik İçerikler
 
  • Çoklu-boyutlu TVD polinomsal rekonstrüksiyon
  • Explicit modda zamanda 4. derece hassasiyet
  • Implicit modda zamanda 2. Derece hassasiyet
  • Sonlu-hacim yaklaşımı
  • Zamandan bağımsız çözümlerde hızlı yakınsama
  • Zamana bağlı çözümlerde hızlı hesaplama
  • Çift zaman adımı
 CFD++ Benzersiz Çözüm Metodolojileri
 
  • Yüksek hızlı rektif/reaktif olmayan akışlar
  • Öntanımlı sıkıştırılamaz akışlar
  • Conjüge ısı transferi
  • Çok fazlı akışlar
  • Relatif hereket eden gövde içinde kayan ve üstüste gridler
  • 6-DOF Uygulamaları: Uçuş durumundaki cisimlerin hareket yörüngelerinin belirlenmesi için yüksek doğrulukta  6-DOF modülü.

Başlıca kullanım örnekleri; kontrol yüzeylerinde aktüatör kaynaklı hareketlerin  oluşturduğu tepkilerin zamana bağlı incelenmesi, uçuş esnasında uçaktan güvenli şekilde bölme ayrılması . Güçlü şekilde akışkanlar dinamiği rijid gövde dinamiği eşleştirmesi zamana bağlı tepkilerin doğru ve tutarlı şekilde hesaplanmasını sağlamaktadır.

  CFD++ Doğruluk 
 
  • Çok-boyutlu interpolasyon doğrusallığı korur
  • Riemann çözücüsü izole edilmiş dalgalar, şoklar, kontaklar ve kayma için en güvenilir seçenektir
  • Gelişmiş türbülans modelleri fiziksel gerçekliğe etkili stress tensörlerinin gerçekçi hesaplanmasını sağlamaktadır.
 CFD++ Güvenirlik
 
  • Couple implicit çözüm prosedürü stabilite için gerekli under-relaxation metoduna ihtiyaç duymamaktadır.
  • Çoklu-boyutlu interpolasyon metodu
  • Entropiyi pozitif kalacak şekilde otomatik olarak yöneten Riemann çözücüleri
 CFD++ Hız Değeri
 
  • Multi-grid hızlanma ile couple, implicit çözümler
  • Sınır koşulları için tutarlı ve tamamiyle implicit işleme
  • Explicit ayrılmayı engelleyici türbülans modelleri
  • Topography-parameter-free Türbülans modellemesi
  • Ayrılmış/geridönüşlü akım öngörü yeteneği
 CFD++ Reaktif  Akış  Yeteneği
 
  • Yüksek ve düşük hızlı reaktif akışlar için efektif çözüm
  • Patlama dalgaları, difüzyon ve önkarışımlı alev
  • Reaktif  akışlar için LES türbülans modeli
 CFD++  Zamana Bağlı Akışlar
 
  • İkinci dereceden hassas, çift zaman adımlı implicit  zaman-integrasyonu
  • Multi-grid relaxation işlemini önlemek için içsel döngü iterasyonları
 

Metacomp CFD uygulamalarında kullanılan türbülans modellerinin geliştirilmesi çalışmalarının parçasıdır.

Neden daha çok?  

Mühendisler tıpkı usta marangozlar gibi sofistike projeleri gerçekleştirebilmek için araçlara ihtiyaç duymaktadır.Kompleks akış alanı analizleri için tek bir araç yeterli değildir bu nedenle bir çok araca ihtiyaç duyulmaktadır.Sofistike olayların doğasını açıklamak için her problemin doğasından kaynaklanan farklı bir modele ihtiyaç duyulmaktadır.

CFD++ Türbülans modelleri

  • Bazı modeller geniş bir skalada akışlar için tasarlanmıştır
  • Diğer modeller özel akış koşulları için tasarlanmıştır
  • Modellerin tamamı gerçekliği sağlamak koşullarında tasarlanmıştır
  • Modellerin çoğu  topography-parameter-free özelliği barındırır
  • Tamamı  ( k-ε-fµ dışında ) duvar fonksiyonları (wall functions) ile kombine edilir.

CFD++ Türbülans modeli tavsiyeleri

  • Aerodinamik (otomotiv, havacılık): SA, k-ε-Rt, SST, cubic k-ε, linear k-ε
  • Transonik akış: RSM, Rt, SST, SA, k-ε-Rt
  • Supersonik/hipersonik akış (ısı transferi dahil): Rt, k-ε, q-ℓ, k-ℓ
  • Ayrık akışlar: Rt, k-ε, q-ℓ, cubic k-ε (not for H.T.)
  • İç akışlar: RSM, Rt, SA, k-ℓ, k-ε
  • Serbest kayma akışları: RSM, cubic k-ε, linear k-ε, q-ℓ
  • Yüksek hücum açılı dış akışlar: Rt, cubic k-ε, SA
  • Temel akışlar: cubic k-ε, linear k-ε
  • Düşük hızlı zamana bağlı akışlar: LNS, DES, DDES
  • By-pass transition: Rt-γ, 4-eq. Langtry-Menter
  • Doğal konveksiyon akışları: RSM, cubic k-ε

Genelleştirilmiş Kimya:  Bu modda keyfi sayıda tür ve kimyasal kinetik probleme dahil edilebilir. CFD++ Gordon McBridge özellik tablosundan alınmış çok sayıda gaz ve sıvının termal ve ve transport özelliklerini veritabanı olarak kullanıcılarına sunmaktadır.Her türün termal özellikleri sıcaklığın fonksiyonu olarak verilmektedir. Yüksek basınçlarda kübik denklemler kullanılarak özellik değerleri düzeltilebilir. Kimyasal reaksiyonun tanımlanması için istenilen sayıda kinetik adım tanımlanabilmektedir. Kinetik veri arayüz ile tanımlanabileceği gibi diğer simülasyonlarda yaratılan kinetik dosyaları programa giriş içinde kullanılabilmektedir.Kinetik adımların formu Arhennius formundadır. Tür korunum denklemleri akışkanlar dinamiği denklemleri ile eşlenik çözülmektedir. Kimyasal kinetikte bulunan stiffness implicit şema kullanılarak çözümlenmektedir. Jacobyen matrisleri otomatik olarak kinetik tanımlamadan çözülmektedir.

Kullanıcı tanımlı kimyasal kaynak  terimleri:  Kullanıcı tanımlı kaynak terimleri kullanıcıya hesaplama içerisine istediği kimyasal kinetik modelini ekleme seçeneği sunmaktadır. Simülasyonun sağlamlığını ve güvenirliğini korumak için kaynak terimlerinin Jakobyenlerine ihtiyaç duyulmaktadır. The Jacobian matrisleri kullanıcı tanımlı fonksiyon tarafından analitik şekilde yada nümerik hesaplanabilecek şekilde kod formunda olabilir.

Kalınlaştırılmış Alev modeli:  Kalınlaştırılmış alev modeli türbülans kimya etkileşimini modellemek amacıyla CFD++ yazılımına eklenmiştir. Bu model ön karışımlı ve difüzyon alev simülasyonlarını efektif şekilde çözebilmektedir.