Metacomp tarafından geliştirilen Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) yazılım paketidir.
- Farklı rejimlerde birçok akış probleminin sorunsuz bir şekilde çözümlenmesini sağlar.
- Ticari & açık kaynaklı birçok mesh oluşturucuda hazırlanan mesh’leri okuyabilir.
- İç ve dış akışları modelleyebilir.
- Hareket eden mesh’ler için benzersiz bir yeteneğe sahiptir.
- Daimi veya daimi olmayan akışları hızlıca çözebilir.
- Kullanılabilir birçok nümerik metoda sahiptir.
- Genişletilebilir ve özelleştirilebilir bir framework sunar.
- Binlerce CPU çekirdeğinde bile verimli bir biçimde ölçeklenebilir.
- Dünya çapında 200’den fazla seçkin kuruluş tarafından kullanılmaktadır.
- Siz bu yazıyı okurken, ICFD++ yüz binlerce CPU üzerinde birçok farklı problemi çözüyor.
- Doğruluk ve sağlamlıktan ödün vermeden herhangi bir akış rejimi için verimli akış çözümü sağlayan tek ticari akış çözücüsü.
- ICFD++, benchmark testlerinde ve çalıştaylarda diğer ticari çözücülerden üstün olduğunu istikrarlı bir şekilde kanıtlamaktadır.
- Benzeri olmayan bir yazılım desteğine sahiptir.
- Kullanıcıların kıdemli destek personellerine doğrudan erişimi vardır.
- Karmaşıklıkları basitleştirme öncülüne dayanan, kullanımı kolay bir Gelişmiş Kullanıcı Arayüzü’ne (AUI) sahiptir.
- Çoklu fizik durumları ve çoklu fazları içeren simülasyonlar bile birkaç dakika içinde kurulabilmektedir.
Gelişmiş Kullanıcı Arayüzü (AUI)
- ICFD++, Metacomp’un İntegral Hesaplamalı Çoklu Fizik (ICMP) paketinin bir parçasıdır.
- Ağ oluşturma, CFD, yapısal analiz ve çözüm görselleştirme için ortak arayüzler ve özellikler
- Tüm ICMP tabanlı ürünler arasında tutarlı kullanıcı arayüzü ve işlevler
- Sezgisel ve basit rehberli problem kurulum süreci
- Güçlü ve kullanıcı dostu
ICFD++ aşağıdaki türbülans modellerine sahiptir:
Topografyadan bağımsız modeller
1 denklemli modeller:
- Rt modeli
- SA (QCR & RC türevlerini içerir)
2 denklemli modeller:
- Realizable k-ε modeli
- Doğrusal olmayan (kübik) k-ε modeli
- SST
- Doğrusal olmayan (kuartic) Hellsten modeli
3 denklemli modeller:
- Realizable k-ε-Rt modeli
4 denklemli model:
- Langtry-Menter transition modeli
7 denklemli model:
- Doğrusal olmayan RSTM modeli
Gelişmiş duvar fonksiyonları
- Herhangi bir y+ değeriyle tutarlı çözümler elde edilebilir.
- y+’ya bağlı olarak düşük ve yüksek Reynolds yaklaşımları arasında sorunsuz geçiş
LES ve Hibrit RANS/LES
- Modeller: LNS, DES97, DDES ve IDDES
- Akıllı sub-grid ölçekli modelleme ile geliştirilmiş doğruluk
- LES’de otomatik girdap yerleştirimi için Büyük Girdap STimülasyonu
- Uygun rejimler için yoğunluk ve basınç tabanlı çözücüler
- Sayısal salınımlardan kaçınmak için çok boyutlu yüksek dereceli Toplam Varyasyon Azaltma (TVD) interpolasyonu
- Viskoz olmayan akış terimleri için doğru sinyal yayılımını garanti etmek için yaklaşık Riemann çözücüler
- Özdeğer yayılmasını önleyen ve düşük hızlı akışlarda neredeyse optimum denecek kadar düşük seviyelerde enerji yitiminin (dissipation) elde edilmesini sağlayan ön koşullandırma
- Kullanılan gelişmiş yakınsama hızlandırma teknikleri, benzersiz ön koşullandırma, gevşeme ve çoklu grid algoritmaları
- Genelleştirilmiş Arrhenius Kimya Modeli
- Yaygın gazların ve sıvıların birçoğunu içeren geniş veritabanı
- Akıllı bir entegratör kullanılarak doğru ve verimli bir şekilde ele alınan reaksiyonlar
- Türler ve tepkime bilgileri için Chemkin dönüştürme aracı
- Kullanıcı tanımlı kimya (UDF) işlevi
- Tamsayı olmayan güç tepkimelerinin otomatik tespiti ve işlenmesi
- Dinamik Olarak Kalınlaştırılmış Alev Modeli, alev cephelerini çözer ve türbülans-kimya etkileşimlerini yakalar.
- Basınca bağlı reaksiyonlar
- Ateşleme kaynağını simüle etmek için hacimsel kaynak
- Kübik durum denklemleriyle süperkritik yanmanın ele alınması
Eşlenik Isı Transferi
- İzotropik ve sabit özellikler
- Kompozitler ve değişken özellikler (ör: sıcaklığa bağlı)
Radyasyon
- P1 radyasyon modeli
- Ayrık koordinatlar (DO) modeli
- Göreceli hareket halindeki gövdeler dahil olmak üzere karmaşık geometriler üzerinde daimi ve daimi olmayan akışları simüle etmede benzersiz yetenekler
- Kayar (sliding) ve overset gridler
- Bu tür gridler için korumanın doğru işlenmesi
- Kesme ve körleme (cutting & blanking) için sıralı kesme yaklaşımı
- Global ve gövde çerçevesi hareket modları
- Altı serbestlik derecesi (6DOF) modülü ile entegre bir katı gövde dinamiği (RBD) özelliği
- 6DOF modunda ortak simülasyon olanakları
Örnek: F18 Mühimmat Ayrılması
Örnek: METACOMP PROP-PLANE
Örnek: META-UAV
Çözücünün demoları için Metacomp çalışanlarınca tasarlanan geometri.
Eulerian Dağınık Faz (EDP)
- Kaynak terimler (taşıma kuvveti, kaldırma kuvveti)
- Erime, katılaşma, radyasyon
- Hava kabarcıkları için Grace modeli
- Oksijen transfer modeli (OTM)
Buharlaşma modelleri
- Sabit buharlaşma oranı
- Kaynama modeli
- Kaynama + Hertz-Knudsen
- Yoğuşma modelleri
- Gyarmathy modeli
- Hertz-Knudsen modeli
- Yanma ürünlerinin genleşmesinde yoğuşma + saf buhar akışları.
Özel yaklaşımlar
- Parçacık boyutu dağılımları
- Aero parçalanma modeli
- Duvar çarpma modeli (SLD)
Aero parçalanma modeli
- Damlacıkların ikincil aero parçalanmasını modeller
- Sıvı yakıt enjeksiyonuna uygulama, uçak buzlanma simülasyonları
Duvar çarpma modeli (SLD’ler, Süper Soğutulmuş Büyük Damlacıklar)
- Damlacık-duvar etkileşimlerini modeller
- Damlacık geri tepme ve sıçrama
- Büyük damlacık boyutları > 50 mikron
- SLD koşullarında iyileştirilmiş toplama verimliliği tahmini
- Uçak buzlanma simülasyonlarına uygulamalar
Lagrange Dağınık Faz (LDP)
- Taylor analojili dağılma modeli
- Kademeli atomizasyon ve damla ayrılması
- Dalga ayrılması modeli
- Hibrit dalga ayrılması modeli
- Birincil ayrılma modelleri
Özel yaklaşımlar
- Çoklu parsel enjeksiyonu
- Eş eksenli, çapraz akışlar
- Püskürtme açısı (giriş)
- Değişken parsel hızı
Homojen Karışım Modeli
- Çok fazlı akış, küçük damlacıklar ve kabarcıklar
- Hacim oranı için ek denklem
- Buharlaşma, yoğunlaşma, kavitasyon
Homojen Olmayan Karışım Modeli
- Model, fazlar arasındaki kayma/kayma hızını hesaba katar
- Türbülanslı dağılım, sürüklenme hızına dahil edilebilir
Kavitasyon Modelleri
- Zwart-Gerber-Belamri modeli, Schnerr-Sauer modeli ve Singhal modeli
- Kavitasyon için ikincil faz sıkıştırılabilirliği ve malzeme yoğunluğu geçersiz kılmaları
- Ayrık karışmamış fazlar (ör: gaz-sıvı arayüzü)
- Keskin arayüzler için yapay sıkıştırma
- Yüzey gerilimi etkileri
- Yerçekimi dalgası girişi
- Islatma açısı tanımı duvar yapışmasını göz önünde bulundurur.
Uygulamalar
- Çalkalama (sloshing), hendek atma (ditching)
- Tekne akışları
Dört farklı viskozite modeli:
- Güç yasası modeli
- Herschel-Bulkley modeli
- Cross modeli
- Carreau modeli
- Eksenel girdap
- Sinüzoidal gövde kuvveti
- Gözenekli ortam
- Toplu enjeksiyon
- Stator bıçağı modeli
- Sentetik jet ikilisi
- Girdap benzeri kaynak
- Plazma aktüatör modeli
- Helikopter rotor modeli
- Hacimsel kaynak terimleri
- Kullanıcı bağlantılı alt programlar
Yüksek sıcaklıklı gaz dinamiği
- İki sıcaklıklı dengede olmayan model
- Denge durumundaki hava için Tannehill eğri uydurma
- İyonize hava viskozite modeli
- 30.000 Kelvin’e kadar beş sıcaklık aralığında Dünya / Mars girişi ve ablasyon için tür özellikleri
- Katalitik duvar koşulları
- Ablatif duvar koşulları
Uygulamalar
- Yeniden giriş (reentry) ve aero-ısınma
- Hipersonik plume’lar
- Scramjet’ler
ICFD++, sıkıştırılabilir akışları (tüm Mach sayılarında) ve sıkıştırılamaz akışları, hem tek tür hem de çok-tür ile ele alma, reaksiyona giren akışlar, çok fazlı akışlar, daimi ve daimi olmayan akışlar, dönen makineler, birleşik ısı transferi, gözenekli ortam vb. dahil olmak üzere verimli bir şekilde çözebilir.
Türbülanslı akış özelliklerini yakalamak için çeşitli topografya parametresi içermeyen modeller kullanılmaktadır. Bu modellerin lineer olmayan alt kümesi, Reynolds stres anizotropisini, akım çizgisi eğriliğini ve girdabını göz önünde bulundurur. Tüm bu modeller doğrudan duvara entegre edilebilmesinin yanı sıra sıkıştırılabilirlik, basınç gradyanı ve ısı transferinin etkilerini modelleyen gelişmiş bir duvar işlevi işlemiyle de birleştirilebilir. Tek denklemli LES modeli ve gelişmiş hibrit LES / RANS modelleri de mevcuttur. Hibrit model, duvara yakın katmanı modelleyerek ve gömülü sık grid rejimlerinde LES’in avantajlarından otomatik olarak yararlanarak geleneksel büyük girdap simülasyonunun (LES) maliyetini düşürür.
ICFD++; yapılandırılmış, yapılandırılmamış ve çok bloklu gridlerin birleştirilmesi sayesinde karmaşık geometrilerin kolayca işlenmesine olanak tanır. ICFD++ ayrıca karmaşık overset ve yama uygulanmış hizalanmamış gridleri de işleyebilir. Kodun çok yönlülüğü, 3B’de altı yüzlü, üçgen prizma, piramit ve dört yüzlü elemanlar, 2B’de dörtgen ve üçgen elemanlar ve 1B’de çizgi elemanları gibi aynı ağ içinde çeşitli elemanların kullanılmasına izin verir.
ICFD++, Windows, Linux ve çeşitli Unix türleri dahil olmak üzere çeşitli işletim sistemlerinde çalışabilen, kişisel bilgisayarlardan büyük ölçekli paralel bilgisayarlara ve ağ kümelerine kadar tüm bilgisayar sistemlerinde kullanılabilen bir yazılım paketidir. Çoklu CPU işleri, tek CPU işleri kadar kolay çalıştırılır. Dosyalar tüm platformlarda uyumludur.
ICFD++ çok sayıda çekirdeğe iyi bir şekilde ölçeklenir. Ölçeklenebilirlik geliştirmeleri, tüm modern HPC platformlarına evrensel olarak uygulanabilir. Girdi / çıktı ve “ön işleme” iyileştirmeleri, çok sayıda çekirdeğin (100’lerden 1000’lere) kullanılmasına olanak sağlamaktadır. ICFD++’ta işlemciler arası bağlantı algoritmaları, 10 ila 100 kat arasında hızlandırılmıştır.
Desteklenen Platformlar: Linux X86-64 Dağıtımları, Windows X86-64 Dağıtımları
Desteklenen ara bağlantılar: GigE ve 10GigE, Infiniband ve CRAY, SGI’dan MPT vb. dahil olmak üzere tescilli ara bağlantılar
Hesaplanan akış alanında meydana gelen sayısal salınımları önlemek için çok boyutlu yüksek mertebeden Azalan Toplam Varyasyon interpolasyonu kullanılmaktadır. Bu polinomlar, çok boyutlu lineer verilerle tam uyumludur. Viskoz olmayan akış terimleri için doğru sinyal yayılımını garantilemek için çeşitli Riemann çözücüleri kullanılmaktadır. Ayrıca benzersiz ön koşullandırma, rahatlatma faktörleri ve çoklu grid algoritmaları gibi gelişmiş yakınsama hızlandırma teknikleri kullanılmaktadır.
Doğrulama – Geçerleme
ICFD++, birçok akış rejimi ve uygulamaları için kapsamlı bir şekilde doğrulanmıştır. Aşağıda bulunan uzantı yardımıyla mevcut çalışmaları görüntüleyebilir ya da bizimle iletişime geçebilirsiniz.