ANSYS 15.0 migliora la simulazione strutturale, elettromagnetica e fluidodinamica
ANSYS annuncia la distribuzione di ANSYS 15.0, la nota suite di simulazione che assicura nuove e uniche funzionalità per un approccio avanzato all’ottimizzazione della progettazione.
ANSYS 15.0 offre, come per ogni release, significativi miglioramenti su tutti i fronti, e in particolare la simulazione strutturale, fluidodinamica ed elettromagnetica. In più, con questa versione è ancora più semplice affrontare simulazioni multifisiche, con le quali costruire processi di simulazione innovativi.
In termini strutturali, la nuova release consente di approfondire ulteriormente l’analisi di materiali compositi; Nel campo fluidodinamico le novità includono la capacità di supportare la progettazione di turbomacchine, pompe, rotori con un’analisi del flusso interpolare con un livello di accuratezza mai raggiunto in precedenza; nel campo elettromagnetico, ANSYS 15.0 offre il processo di progettazione di motori elettrici basato sulla simulazione più completo sul mercato.
La nuova versione potenzia le già sofisticate capacità di pre-processing, abilitando gli utenti a creare mesh di elevate dimensioni e complessità in modo rapido e accurato, indipendentemente dalla tipologia di fisica simulata. ANSYS 15.0 rafforza inoltre la leadership dell’azienda in ambito HPC, incrementando le prestazioni, già ineguagliate, di ben 5 volte.
“ANSYS 15.0 si basa su quattro decenni di leadership nel mercato del software di simulazione ingegneristica”, commenta Walid Abu-Hadba, ANSYS chief product officer. “Abbiamo ottenuto impressionanti miglioramenti in ognuna delle fisiche principali attraverso incrementi di prestazioni e l’introduzione di nuove funzionalità dei solutori. Continuiamo a estendere la nostra leadership con innovazioni quali il nostro adjoint solver, la scalabilità HPC e l’efficienza della simulazione di modelli con scale geometriche che vanno dal micron al sistema completo”.
Analisi strutturale: progettazione avanzata di sistemi con materiali innovativi
La release estende la soluzione per valutare le prestazioni di materiali compositi, spesso utilizzati per migliorare l’efficienza energetica di un mezzo di trasporto riducendone il peso. Simulare i compositi può richiedere la soluzione di grossi modelli matematici. Per ridurre i tempi di elaborazione, ANSYS 15.0 facilita l’adozione di tecniche di sub-modeling nella fase di pre-processing di modo che gli utenti possano creare risultati molto accurati in alcune zone critiche del modello, mantenendo invece nel resto della geometria un livello di dettaglio inferiore per prediligere l’ efficienza di calcolo.
ANSYS 15.0 introduce inoltre un nuovo approccio multifisico alla simulazione dei compositi per ottimizzare la progettazione di sistemi wireless includendo la gestione della componente termica. Gli utenti possono definire le proprietà elettromagnetiche dei materiali come funzioni della posizione e associare i risultati così ottenuti all’analisi strutturale.
Tra le altre nuove funzionalità per l’analisi strutturale troviamo:
• migliori prestazioni, ottenute includendo tecniche innovative nello sviluppo di solutori completamente nuovi, come un subspace eigensolver per il calcolo più rapido dei modi di vibrare e delle frequenze associate
• modellazione di componenti filettati come contatti piuttosto che come geometria dettagliata, permettendo all’utente di definire le proprietà della filettatura su una data area cilindrica
• la capacità di assemblare molteplici modelli agli elementi finiti, sfruttando tutti i dettagli del setup dei modelli isolati
Fluidodinamica: soluzioni flow path per turbomacchine
Gli sviluppatori di turbomacchine sono sotto pressione per migliorare efficienza e affidabilità. ANSYS 15.0 offre la soluzione ad elevata accuratezza ideale per analisi di flusso, termiche, stress e dinamiche, in una vasta gamma di condizioni e fenomeni fisici. I miglioramenti includono:
• nell’analisi della risposta forzata, la capacità di esportare direttamente carichi di pressione funzione del tempo da una simulazione di fluidodinamica non-stazionaria, in una forma che può essere immediatamente applicata come carico nell’analisi modale ANSYS Mechanical
• una condizione al contorno di portata controllata in uscita in ANSYS CFX che permette simulazioni rapide e robuste dell’intera gamma di velocità, dal deep choke allo stallo
• calcolo e visualizzazione integrati delle caratteristiche di smorzamento aero-elastico
Questo viene evidenziato anche dalla testimonianza di Alexander Jung di Voith Hydro: “Con le capacità di aggiornamento automatico della griglia di ANSYS CFX, una certa gamma di varianti geometriche dell’idroturbina che progettiamo potrebbero essere simulate in modo più facile e rapido grazie al morphing della mesh. In questo modo risparmiamo tempo di pre-processing quando vogliamo confrontare diverse scelte progettuali, perché non dobbiamo costruire una nuova mesh per ogni variante”.
Tra gli altri miglioramenti troviamo:
• il solutore adjoint supporta problemi fino a 30 milioni di celle. Grazie alle funzionalità dell’equazione aggiunta dell’energia, le quantità osservabili possono essere definite come diverse forme integrali del flusso termico e della temperatura – incluse medie e varianze
• il modello VOF (volume of fluid) multifase è fino al 36% più veloce. La simulazione non-stazionaria multifase è resa ancora più rapida grazie alla compatibilità con tecniche di adaptive time stepping
• la gestione dello scambio termico tra il fluido e componenti strutturali in materiale artificiale è stata migliorata grazie all’introduzione di modelli di conduzione a piastra multistrato con termini di scambio termico conduttivo anisotropo.
Elettromagnetismo: metodologia di progettazione di sistemi e motori per la trazione elettrica
ANSYS 15.0 potenzia ulteriormente la progettazione di sistemi e motori per la trazione elettrica offerta da ANSYS Maxwell e ANSYS Simplorer estendendo l’integrazione ad altre fisiche. Questa sofisticata soluzione permette agli ingegneri di esplorare rapidamente alternative di progetto, identificare l’insorgenza di problemi, integrare macchine elettriche con la relativa elettronica di potenza e validare il software di controllo. Questa soluzione completa è ideale per progettare motori e sistemi di trazione ottimizzati ed efficienti.
Tra le nuove funzionalità troviamo:
• una nuova funzionalità di accoppiamento delle forze tra gli strumenti di elettromagnetica a bassa frequenza (Maxwell) e quelli strutturali (Mechanical) per permettere un’analisi acustica, con la quale intervenire sul progetto per ridurre al minimo il rumore nei motori ed in altri dispositivi elettrici.
• una connessione tra il simulatore di circuiti Simplorer e la suite SCADE® per la generazione automatica di codice embedded, che crea un ambiente di progettazione collaborativo per ottimizzare le interazioni tra il software e l’hardware del sistema di controllo. Questo flusso di progettazione elimina la logica a silos tra lo sviluppo hardware e software permettendo agli utenti di validare l’integrazione di una macchina e del suo software di controllo già nelle prima fase del progetto.
“Le avanzate funzionalità di progettazione dei motori di ANSYS 15.0 sono fenomenali”, commenta Dan Ionel, chief engineer in Regal Benoit. “La combinazione della modellazione dell’isteresi magnetica, con l’analisi NVH e il software embedded offre una metodologia completa per la progettazione di macchine elettriche efficienti, affidabili e ottimizzate che operano in armonia con l’intero sistema di trazione elettrico e il relativo sistema di controllo digitale”.
ANSYS 15.0 offre altre funzionalità elettromagnetiche che favoriscono la progettazione di sistemi di comunicazione wireless ad alta velocità tra cui:
• tecnologia di meshing specializzata per substrati di silicio, strati di redistribuzione, impaccati e circuiti stampati che creano mesh 3-D fino a 30 volte più velocemente di versioni precedenti. Questa nuova tecnologia di meshing è adatta a una vasta platea di ingegneri elettrici che prima si affidavano a correlazioni o a specialisti di elettromagnetismo per validare i loro progetti. La velocità e la facilità di uso consentono di includere l’analisi elettromagnetica 3-D già nelle prime nella fase di progettazione, eliminando il propagarsi di costosi errori in fasi successive.
• La personalizzabilità del flusso di progettazione che supporta workflow specializzati, quali la modellazione di cavi e di linee di trasmissione, utilizzando ANSYS HFSS, ANSYS Q3D Extractor and ANSYS DesignerSI
Pre-processing semplificato
ANSYS offre funzionalità di pre-processing che automatizzano il setup del modello di simulazione pur assicurando la flessibilità necessaria per indirizzare requisiti specifici di ciascuna applicazione, attraverso metodi manuali. Tutto questo è reso possibile dal più completo set di tecnologie di meshing, che garantisce agli utenti di poter generare mesh in maniera robusta per la più ampia gamma di applicazioni. L’utilizzo della piattaforma Workbench, che offre un paradigma di modellazione integrata al servizio di tutte le fisiche, permette l’impostazione di quasi tutti i problemi in un unico ambiente pur ottenendo la miglior possibile mesh specifica per l’applicazione da analizzare.
ANSYS 15.0 permette l’accesso a molte soluzioni per automatizzare e rendere ancore più robusta la fase di pre-processing, aiutando gli utenti a effettuare simulazioni in modo più efficiente, seguire le best practices e giungere a risultati e scelte progettuali molto più velocemente. Tra i miglioramenti:
• incremento epocale delle prestazioni grazie al motore di meshing parallelo part-by-part che offre una riduzione fino a 27 volte del tempo necessario al meshing di assiemi di grandi dimensioni
• rapida creazione di mesh esaedriche di elevata qualità. ANSYS 15.0 crea questo tipo di mesh automaticamente, anche quando sono presenti molteplici corpi o orientamenti geometrici.
• riduzione impressionante dei tempi di mesh. Il meshing di Fluent 15.0 sfrutta le avanzate capacità HPC e di scalabilità per offrire meshing parallelo. Per esempio, utilizzando 8 core, una mesh di 42 milioni di celle può essere creata oltre 7 volte più rapidamente che utilizzando una singola CPU in seriale.
“Grazie al progresso nella tecnologia di meshing e nel workflow di Fluent, il pre-processing del flusso sotto-cofano di un intero veicolo è veramente diventato un gioco da ragazzi. Partendo da geometrie CAD sporche e definendo una serie di parametri in un template entro la fine della giornata, è possibile ottenere una mesh di qualità entro la mattina successiva”, aggiunge Qin Yang, ingegnere in Navistar Inc.
Scalabilità HPC
ANSYS continua la tradizione della leadership HPC anche con questa release, riconfermando il suo impegno in uno sviluppo software che sfrutta le più recenti tecnologie hardware, indipendentemente dalla disciplina fisica. ANSYS 15.0 offre nuove e notevoli funzionalità per la gestione di job HPC e l’accesso remoto alle simulazioni, supportando il trend verso la distribuzione di incrementate capacità di simulazione attraverso l’implementazione di data center.
L’ultima release sfrutta infatti la potenza delle più recenti tecnologie hardware e software HPC per fornire soluzioni per modelli di grandi dimensioni in tempi ridotti:
• Fornendo prestazioni senza precedenti su 15.000 core per modelli di grandi dimensioni (100M+ celle), le funzionalità di Fluent migliorano l’efficienza parallela e quella del solutore anche su un numero inferiore di core. La scalabilità CFX è stata migliorata sui run ad elevato numero di core. Ad esempio, un modello di compressore assiale a sei stadi ha mostrato uno speed-up di un fattore cinque.
• Maxwell offre un incremento di prestazioni HPC di cinque volte grazie al miglioramenti nel multi-threading
• La nuova tecnologia HPC multi-livello introdotta in ANSYS HFSS abilita gli utenti a sfruttare più nodi di un cluster o di un ambiente cloud per accelerare gli sforzi di progettazione attraverso la combinazione di distribuzione di parametri di progetto, frequenze e solutori su architetture multi-core, un primato nell’industria del software.
ANSYS 15.0 offre queste e molte altre nuove funzionalità. Ulteriori dettagli si trovano qui. I clienti possono scaricare la versione più recente dall’ANSYS Customer Portal.
