Le novità di Simcenter STAR-CCM+ 2306

Affronta con facilità le simulazioni ad alta fedeltà dei powertrain elettrici. Esplora e condividi i risultati della progettazione dal tuo browser.

Con il rilascio di Simcenter STAR-CCM+ 2306, Siemens offre agli ingegneri di tutti i settori industriali funzionalità di fluidodinamica computazionale (CFD) che consentono di andare più veloci pur modellando la complessità. Sfrutta le nuove ed entusiasmanti funzionalità per esplorare le possibilità di progettazione e trasformare la complessità in un vantaggio competitivo.

Per progettare prodotti che soddisfino le crescenti aspettative di ottimizzazione delle prestazioni, è fondamentale creare un “gemello digitale” sempre più accurato. In molti settori, la CFD opera al limite della previsione delle prestazioni e le semplificazioni comportano il rischio di perdere la precisione necessaria per prendere decisioni ingegneristiche significative. Pertanto, gli ingegneri CFD di oggi devono essere in grado di modellare la complessità delle geometrie del mondo reale senza semplificarla eccessivamente, riuscendo a gestire con facilità assemblaggi di migliaia di parti.

Simcenter STAR-CCM+ 2306 riduce significativamente la memoria del CAD 3D quando una simulazione viene lanciata in parallelo. Istanziando la geometria CAD su un solo processore anche durante le simulazioni in parallelo, è ora possibile utilizzare modelli CAD di grandi dimensioni senza un eccessivo consumo di hardware. Questo aumenta la produttività e l’efficienza dei costi, modellando la complessità senza compromessi.

Senza dubbio, il CAD è il metodo incontrastato per rappresentare con precisione la geometria dei prodotti. A volte però le rappresentazioni geometriche sono disponibili solo in formato tassellato. Esempi di situazioni di questo tipo sono le rappresentazioni che sono state tassellate prima dell’importazione o che sono il risultato di una scansione 3D. L’esigenza di poter creare un CAD 3D da una geometria tassellata nasce anche nell’ambito dell’ingegneria generativa, quando il risultato di una simulazione di ottimizzazione topologica è una parte tassellata, ma serve una geometria CAD per stamparla o ottimizzarla ulteriormente, ad esempio per scopi strutturali o di producibilità. Quindi, più spesso di quanto ci si aspetti, gli ingegneri CFD si trovano nella situazione in cui i dati tassellati sono l’unico input disponibile da cui partire nel flusso di lavoro della simulazione.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2306 è stato affrontato questo collo di bottiglia con la funzione Mesh to CAD. Questa tecnologia consente di importare e convertire semplici superfici tassellate in corpi CAD analitici. La nuova funzionalità crea corpi superficiali 3D-CAD che possono essere convertiti in corpi solidi utilizzando le operazioni del modellatore geometrico completamente integrato di STAR-CCM+. Anche se la funzione non è in grado di generare un assieme complesso da un’enorme griglia tassellata, aggiunge comunque un valore significativo trasformando geometrie tassellate moderatamente complesse in rappresentazioni CAD analitiche.

Lo sviluppo virtuale dei motopropulsori elettrici richiede simulazioni CFD accurate e ad alta fedeltà. Per modellare la complessità delle batterie e dei motori elettrici con il minimo sforzo da parte dell’utente, Simcenter STAR-CCM+ continua a fornire un’assistenza semplificata al flusso di lavoro e funzionalità aggiuntive di modellazione fisica.

Grazie alla nuova opzione Battery Module Reports, è possibile ottenere un significativo aumento della produttività nella generazione di analisi dei dati della batteria per le simulazioni di pacchi batteria di grandi dimensioni. La nuova funzionalità dell’add-on per il Battery Workflow genera automaticamente un gran numero di rapporti, monitoraggi e grafici aggregati per le quantità delle celle della batteria all’interno di un intero pacco. Puoi beneficiare del supporto delle field function comunemente utilizzate nei modelli di thermal runaway e di circuito equivalente. Grazie a questa funzionalità di report per grandezze multiple è possibile ridurre notevolmente l’impegno nella gestione di molti report e monitori differenti. La configurazione automatica del report permette di ridurre la probabilità di errori di inserimento e garantisce che non venga tralasciata alcuna quantità o cella chiave da monitorare.

La progettazione dei rotori elicoidali svolge un ruolo sempre più importante tra i concetti di macchine elettriche. Con Simcenter STAR-CCM+ 2306 è stata estesa la metodologia per la modellazione dei settori ai concetti di progettazione dei rotori inclinati. Puoi beneficiare immediatamente di una riduzione delle dimensioni del dominio di calcolo passando da un modello completo a un settore, che si traduce in un calcolo significativamente più veloce. Il supporto per l’esportazione del settore del rotore obliquo di Simcenter SPEED, abbinato alla nuova funzionalità di modellazione del settore elicoidale, è ideale per semplificare ulteriormente il flusso di lavoro delle macchine elettriche, indipendentemente dal concetto di macchina elettrica.

Per progettare il sistema di raffreddamento delle macchine elettriche e dei trasformatori è fondamentale prevedere accuratamente le perdite ohmiche, per effettuare simulazioni elettrotermiche accurate. Il modello di traferro laminato di Simcenter STAR-CCM+ 2306 incrementa la fedeltà dei calcoli delle perdite di calore ohmico dovute alle correnti parassite nelle macchine elettriche e nei trasformatori. Il modello non richiede una mesh che risolva la geometria a strati né l’isolamento tra gli strati; è sufficiente un singolo elemento della mesh che si estende su più strati. Questo semplifica e velocizza notevolmente la preparazione del modello, garantendo al contempo previsioni di perdita accurate.

Esegui simulazioni CFD più efficienti dal punto di vista energetico e dei costi. Ottieni tempi di analisi ridotti e maggiore flessibilità nell’utilizzo dell’hardware. I vantaggi delle unità di elaborazione grafica (GPU) per le simulazioni CFD sono molteplici.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2306 continua l’estensione dell’accelerazione nativa su GPU a una serie ancora più ampia di funzionalità di modellazione, consentendo di simulare in modo più efficiente una gamma sempre più ampia di applicazioni. Grazie all’accelerazione via GPU del Coupled Flow and Energy Solver è ora possibile eseguire simulazioni di aerodinamica esterna in tempi rapidi, consentendo ad esempio di creare database aerospaziali virtuali esaustivi in poche ore anziché in giorni. L’aerodinamica ad alta fedeltà in tutti i settori industriali è ulteriormente migliorata dal supporto GPU per Wall-Modeled LES e Gamma Transition Model.

Gli ingegneri della combustione possono aumentare il loro throughput grazie al porting dei modelli di flamelet, compresi tutti i metodi di propagazione dei flamelet disponibili. In combinazione con l’accelerazione GPU per LES e il porting GPU appena aggiunto del solutore instazionario PISO per eseguire flussi reattivi ad alta fedeltà a velocità mai viste prima.

Esegui simulazioni di miscelazione più rapide con i Passive Scalar Solver e aumenta la fedeltà delle simulazioni sulle GPU con il supporto delle Temperature Polynomial Material Properties.

Oltre al supporto dei solutori, la versione 2306 offre un’ulteriore accelerazione media del 10-15% rispetto alla versione precedente grazie a un’ulteriore ottimizzazione del codice accelerato su GPU. Il tutto garantendo un’eccellente coerenza tra i risultati basati su CPU e su GPU grazie a un’architettura di codice comune condivisa per entrambi i tipi di hardware.

Gli studi di esplorazione dello spazio di progetto (ottimizzazione) aprono agli ingegneri innumerevoli possibilità di generare soluzioni innovative. Con l’introduzione della nuova Parametric Gradient-Based Optimization in Simcenter STAR-CCM+ 2306, nel Design Manager è stata aggiunta la possibilità di eseguire studi di progettazione parametrici più velocemente che mai.

La possibilità di usare le sensitività adjoint dei parametri di progetto per guidare uno studio di ottimizzazione, consente una rapida convergenza verso progetti ottimizzati con un numero ridotto di cicli di ottimizzazione. Ciò lo rende lo strumento più adatto a progetti con un gran numero di parametri, rispetto alla tradizionale Design Exploration parametrica “non guidata”, massimizzando la produttività e consentendoti di esplorare spazi di progettazione più complessi.

Utilizzando i parametri CAD, è possibile assicurare la producibilità delle forme ottimizzate e garantire il rispetto dei vincoli dello spazio di progetto. Il flusso di lavoro è Integrato in Design Manager per un processo automatizzato, rapido e che rende semplice l’interpretazione dei risultati degli studi di ottimizzazione.

Con la Parametric Gradient-Based Optimization hai a disposizione uno strumento potente che ti consente di esplorare in modo efficiente spazi di progettazione complessi, trovare più rapidamente progetti migliori e adattarsi ai vincoli di progettazione.

Il Simcenter STAR-CCM+ Web Viewer introdotto all’inizio del 2022 consente di esplorare e condividere facilmente i risultati di progettazione direttamente dal browser. Questo potente strumento offre capacità di analisi dei dati rapide e interattive, gratuitamente e da quasi tutti i dispositivi, senza alcuno sforzo di installazione, migliorando in definitiva la comunicazione dei risultati CFD.

Con Simcenter STAR-CCM+ 2306 sono state ampliate ulteriormente le capacità del Web Viewer. Utilizzando la funzione downsampled (Resampled), è possibile tagliare dinamicamente i dati volumetrici, fornendo preziose informazioni sul comportamento del flusso. Questa funzione, abbinata all’analisi quantitativa dei dati esistenti (grafici), consente di comprendere le complessità delle simulazioni e di prendere decisioni consapevoli sulla base dei risultati. Inoltre, il visualizzatore Web consente di cogliere rapidamente i dettagli della geometria utilizzando la funzionalità di ritaglio. Con pochi clic, è possibile tagliare il modello e visualizzare i componenti interni, facilitando una comprensione più approfondita dei progetti.

La convalida della simulazione CFD ad alta fedeltà richiede spesso un confronto quantitativo tra le grandezze chiave misurate e simulate in numerosi punti critici. Poiché le posizioni di misura sono in genere ben definite attraverso nel modello sperimentale, è una prassi comune replicare tali posizioni all’interno del modello CFD per l’estrazione dei dati. Per le campagne di misura complesse, come le registrazioni aeroacustiche con array di microfoni studi termici con decine di termocoppie, l’impegno necessario per garantire la corretta corrispondenza tra posizione di estrazione dei dati misurati e simulati aumenta rapidamente.

Simcenter STAR-CCM+ 2306 consente di affrontare questa sfida semplicemente creando sonde di punti dai dati di tabelle esterne. Le posizioni di misura sperimentali (come le matrici di microfoni o le distribuzioni di termocoppie) possono quindi essere incorporate nella CFD con pochi clic. Questa funzionalità consente di risolvere comodamente i problemi dei punti raggruppati, con la possibilità di evidenziare i punti sia all’interno che all’esterno della regione meshata.

Partendo da questa funzione, il Multi-Valued Monitor consente una creazione più semplice e automatizzata di grafici per molte parti alla volta. Grazie all’uso di un unico Monitor per i valori di più parti, il flusso di lavoro per la valutazione di più dati in studi di validazione complessi è notevolmente migliorato. Allo stesso modo, si potrà beneficiare di una rappresentazione concisa nell’albero di simulazione, con un solo nodo monitor per molte parti.

L’esecuzione di simulazioni CFD nel cloud offre maggiore flessibilità e scalabilità rispetto all’hardware on-premise, con accesso on-demand e capacità illimitata. Tuttavia, l’impostazione e l’accesso al cloud tramite fornitori di terze parti spesso richiede tempo e competenze significative nelle tecnologie cloud e HPC e interrompe i flussi di lavoro esistenti.

Simcenter Cloud HPC vi dà accesso immediato all’infrastruttura ottimizzata di Amazon Web Services (AWS), configurata e gestita da Siemens, senza bisogno di ulteriori configurazioni, direttamente dall’interno di Simcenter STAR-CCM+.

Al momento questa tecnologia è disponibile in anteprima nelle regioni America e Asia Pacific. Resta in contatto con SmartCAE per sapere quando Simcenter Cloud HPC sarà disponibile in Europa.

Scopri Simcenter Star-CCM+: starccm.smartcae.com

Leggi l’articolo originale sul blog di Siemens QUI