Dynamika tekutin v různýchr profesních oblastech

Transkript

1 Dynamika tekutin v různýchr profesních oblastech Regionáln lní centrum, Olomouc Zuzana Záhorová zuzanaz@humusoft.cz Karel Bittner bittner@humusoft.cz comsol.com tel.: fax:

2 Program semináře 9:00 9:20 registrace 9:20 10:20 COMSOL Multiphysics, 1. část 10:20 10:50 přestávka 10:50 11:50 COMSOL Multiphysics, 2. část 11:50 závěr, diskuze, dotazy 2

3 Firma založena v r. 1990, sídlo v Praze Produkty a služby v oblasti technických výpočtů, řídicí techniky, simulace dynamických systémů a podnikových procesů MATLAB, Simulink, Stateflow Inženýrské výpočty, simulace dynamických systémů The MathWorks, Inc. COMSOL Multiphysics Otevřený systém pro multifyzikální analýzu (metoda konečných prvků) Comsol AB dspace - vývojové systémy dspace GmbH. Vývoj vlastního software & hardware Virtual Reality Toolbox, Real-Time Toolbox, Real-Time Windows Target Měřicí karty Modely pro výuku teorie řízení Paralelní pracovní stanice HeavyHorse 3 Multiprocesorové stanice pro High-Performance Computing

4 COMSOL Multiphysics Modelování fyzikálních jevů popsaných parciálními diferenciálními rovnicemi s následným řešením metodou konečných prvků Equation Based Modelling základem je knihovna rovnic popisujících vybrané úlohy 4

5 COMSOL Multiphysics 5

6 Oblasti využití 6

7 COMSOL Multiphysics Model tvoří základní uzly Geometrie Fyzikální nastavení Síť Analýza (Study) Výsledky (Results) Možnost vytvářet sekvence uzlů Geometrický sweep (změna geometrie při výpočtu) Výpočty na počítačových clusterech 7

8 Aplikační oblasti CFD modulu Simulace proudění tekutin v rámci r komplexních procesů Transport částic v chemickém reaktoru Chlazení elektroniky Rozptyl nukleárního odpadu šířícího se z podzemního úložiště Modelování nenewtonovských tekutin Různé průmyslov myslové aplikace Tepelné výměníky Turbíny Separační jednotky Ventilační systémy 8

9 Rozhraní CFD modulu Proudění jedné fáze Turbulentní modely Stokesovo proudění (Creeping Flow) Rotační stroje Vícefázové proudění Bubbly Flow Mixture Model Euler-Euler Model Dvoufázové proudění Proudění v pórovitých p médim diích Darcyho zákon Brinkmanova rovnice Kombinace volného proudění a průsaků Proudění dvou fází (Darcyho zákon) 9

10 Rozhraní CFD modulu Proudění v tenkých vrstvách Lubrication Shell (na stěnách) Thin-Film Flow (pouze ve 2D) Stlačiteln itelné proudění High Mach Number Flow Neizotermáln lní proudění Fluid-Structure Interaction (ve spojení se strukturálním nebo MEMS modulem) Chemie Modelování koncentrovaných roztoků (Transport of Concentrated Species) 10

11 Microfluidics Module Oblasti využit ití Molekulární biologie Proudění krve v kapilárách Mikroreaktory, mikropumpy, mikromixéry Vakuové systémy Rozhraní modulu Proudění jedné fáze Stokesovo proudění Dvoufázové proudění Level Set, Phase Field, Moving Mesh Proudění v porézních médiích Darcyho zákon Brinkmanova rovnice Kombinace volného proudění a průsaků Volné molekulární proudění 11

12 Subsurface Flow Module Oblasti využit ití Proudění podzemních vod a jejich znečišťování Modely sopek, proudění lávy Těžba ropy Odvodňování pórovitých materiálů Rozhraní modulu Chemie Modelování roztoků Proudění v porézních médiích Darcyho zákon Brinkmanova rovnice Kombinace volného proudění a průsaků Richardsonova rovnice Proudění v prasklinách ( Fracture Flow ) Přestup tepla Přestup tepla v porézním prostředí Strukturální mechanika Poroelasticita 12

13 Příklad Proudění v mixéru a trasování částic Kombinace CFD Module (rotační stroje) a Particle Tracing Module Okrajové podmínky: 3 vstupy + 1 výstup Nestacionární úloha: výpočet po dobu 2s Výsledky simulace Proudové pole Vizualizace pohybu jednotlivých částic, analýza míšení Histogram délky trajektorie částic Zobrazení částic v čase t = 0.2 s, 0.4 s, 1 s, 2 s 13

14 Příklad Tryska v inkoustové tiskárn rně Model vypuštění kapičky z trysky v inkoustové tiskárně Rozhraní pro řešení dvoufázového proudění level-set metoda Okrajová podmínka wetted wall Geometrie: 2D osově symetrický model Výsledky simulace Zobrazení kapky inkoustu v jednotlivých časových krocích Otočení řešení pro zobrazení ve 3D Časově závislý graf hmotnosti inkoustu Rychlostní pole v čase t = 40 μs, 80 μs, 160 μs 14

15 Wetted wall okrajová podmínka Contact angle Slip length 15

16 Příklad Ohřívání vody ve sklenici Modelování volného proudění ve sklenici vody Sklenice s vodou se vyndá z lednice (5 C) a nechá se v místnosti (25 C) Výsledky simulace Rozložení teploty a charakter proudění během 5 minut zahřívání Graf tepelných toků přes jednotlivé stěny sklenice Teplotní pole a proudnice v čase t = 60s, 228s 16

17 Další zdroje informací Školení firma HUMUSOFT pořádá dvoudenní školení programu COMSOL Multiphysics zhruba 1x za 2 měsíce, termíny jsou vyhlašovány 3 týdny předem Semináře tematické semináře pořádané v různých městech v České Republice a na Slovensku, účast zdarma Workshopy praktické seznámení se s programem na PC pod vedením lektora workshopy mají zaměření na různé profesní oblasti a jsou zdarma WWW semináře (webinars) bezplatné on-line semináře probíhající na internetu v reálném čase v daný den a hodinu v angličtině (COMSOL) přehled připravovaných a archiv uskutečněných www seminářů

18 Nabídka konzultačních služeb Firma HUMUSOFT nabízí pomoc při řešení Vašich projektů v programu COMSOL Multiphysics formou Konzultačních služeb Modelování úloh z oblasti FEM analýzy Zpracování projektů 18

19 COMSOL Multiphysics Výpočty na počítačových clusterech malé úlohy (parametrický sweep) > jedna úloha jeden node velké úlohy (distributed parallel solver) > jedna úloha více node Jaké druhy clusteru COMSOL podporuje Windows HPC Server 2008 R2 Windows HPC Server 2008 Windows Compute Cluster Server 2003, Service Pack 1 Red Heat Enterprise Linux 5, v clusteru stejné verze a podobný HW COMSOL nepodporuje clustery založené na grafických kartách (CUDA) 19

20 Typy licencí COMSOL Multiphysics jednouživatelské vázané na PC (CPU) technická podpora pro uživatele pracujícího na tomto PC jednouživatelské vázané na uživatele (NSL) technická podpora pro konkrétního uživatele síťové (FNL) možnost práce client/server využití vzdáleného přístupu využití na clusterech Všechny licence vázané na host ID počítače 20 Zkušebn ební verze Plnohodnotná verze COMSOL Multiphysics Časově omezena maximáln lně na 30 dní V případp padě zájmu nás n s kontaktujte info@humusoft. humusoft.cz

21 COMSOL Multiphysics Požadavky na HW Windows 2000, Windows XP, Windows XP Professional x64 Edition, Windows Vista (32 a 64 bit), Windows 7, Windows HPC Server 2008, Windows Server 2008, Windows 2003 Compute Cluster Server a Service Pack 1, Windows 2003 Server x64 Edition, Windows 2003 Server x64 Edition Pentium III nebo novější (AMD Opteron, AMD Athlon 64, Pentium 4 s EM64T, nebo Xeon s EM64T) OpenGL 1.1 Microsoft nebo akcelerátor podporující OpenGL 1.1, nebo Direct X verze 8.0 nebo pozdější. Grafická karta min. 32 MB paměti Pro práci s MATLABem verze 2006a/b, 2007a/b, 2008b/2009a, 2009b minimální doporučená RAM 1 GB, 1-4 GB volného místa na disku UNIX Solaris 8,9,10 (UltraSPARC II nebo pozdější) Linux (AMD Opteron, AMD Athlon 64, EM64T, Itanium 2) 32-bit: Debian 3.0, 3.1, RedHat Enterprise 4/5, Fedora Core 8, SUSE bit: SUSE 9.0, , RedHat Enterprise 4/5 (AMD64/Intel EM64T), Fedora Core 8 MAC, PowerPC G4 nebo PowerPC G5, Intel processor 21

22 Humusoft HeavyHorse Procesory AMD Opteron 2x až 4x procesor, 4-12 jader 8-64 GB RAM Grafická karta nvidia s podporou GPU výpočtů Pevný disk 500 GB nebo 1000 GB Optická mechanika DVD±RW Operační systém podle přání Microsoft Windows 64-bit: XP, Vista, 7, Server Linux 64-bit: OpenSUSE, Ubuntu Možnost předinstalace aplikací MATLAB MATLAB Distributed Computing Server COMSOL Multiphysics 22

23 Děkuji za pozornost 23