Мировой лидер - американская компания ANSYS, Inc. представила 17-ю версию CAE-системы мульти-дисциплинарного компьютерного инжиниринга ANSYS. В новом релизе анонсируется возможность десятикратного ускорения инженерных расчетов

ANSYS, Inc – ведущий в мире разработчик систем компьютерного инжиниринга выпустил 17-й релиз программного комплекса ANSYS. Обновлённая версия доступна для скачивания лицензионным пользователям на портале support.ansys.com.
 

Проморолик ANSYS 17.0 

Как сообщается в пресс-релизе, посвященном выпуску ANSYS 17.0, главной целью разработчиков было повышение эффективности процессов инженерного моделирования и ускорение получения результатов при разработке изделий на порядок, т.е. в 10 раз. "Десятикратное увеличение эффективности и производительности, реализованное для всех приложений, позволит сократить сроки разработки продукта и ускорить его вывод на рынок  со значительным уменьшением затрат", - подчеркивается в сообщении ANSYS.

Кроме того, интеграция целого ряда технологий - как собственной разработки, так и приобретенных в результате поглощений других компаний (из ключевых покупок ANSYS стоит отметить ANSOFT Technologies, Apache Design, Delcross Technologies, Esterel Technologies, Evolutionary Engineering, Fluent, Newmerical Technologies, Reaction Design и SpaceClaim) значительно   расширила и улучшила возможности проектирования, моделирования и оптимизации сложных систем, особенно киберфизических (cyber-physical systems, CPS), - что соответствует новым требованиям промышленности, отмечают аналитики  консалтинговой PLM-компании  CIMdata. 

В частности, одной из целей при разработке релиза ANSYS 17.0 являлось обеспечение наиболее полных мультидисциплинарных и  кросс-отраслевых исследований в рамках ряда актуальных конкретных промышленных задач, таких как:

• моделирование пусковых и нестационарных режимов электродвигателей и генераторов;
• моделирование антенн как важнейших компонентов киберфизических систем и моделирование системы в целом (для проверки и обеспечения целостности сигнала);
• моделирование и оптимизация сборных конструкций и композитных структур с целью снижения их массы, что, в свою очередь, приводит к  снижению стоимости и повышению энергоэффективности итоговой продукции;
• разработка, тестирование и сертификация встроенного программного обеспечения для критически важных систем безопасности для авиации, космического, автомобильного и железнодорожного транспорта и др.

Согласно прогнозам CIMdata, в ближайшие годы ни один разработчик PLM-систем не сможет предоставить полнофункциональную платформу, которая бы полностью удовлетворяла всем нуждам современной промышленности. Таким образом, для крупных игроков PLM-рынка становятся необходимыми открытые партнерские стратегии, предусматривающие совместимость наиболее популярных PLM-, ALM- (Application Lifecycle Management - управление жизненным циклом приложений) платформ, а также различных программных систем компьютерного моделирования и инженерного анализа.

В ANSYS придерживаются следующей стратегии: новый релиз позволяет оценить эволюцию платформы ANSYS Workbench, которая из набора инструментов для проектирования и моделирования превратилась в открытую интегрированную среду, предоставляющую  инженерам возможность максимально тесного взаимодействия при разработке конструкций и  систем нового поколения. Помимо мультидисциплинарной и кросс-отраслевой экосистемы программных решений компьютерного инжиниринга ANSYS, в платформу интегрированы технологии взаимодействия со всеми основными CAD- и PLM-системами других разработчиков. 

"Инструменты виртуального прототипирования и моделирования становятся неотъемлемой частью процесса разработки продукции, позволяя инженерам проводить быстрые и экономически эффективные исследования сценариев «Что если?», развивать новые идеи, оценивать множество различных вариантов и в конечном итоге получать полную картину относительно требований, которым должна будет удовлетворять конструкция  в течение всего своего жизненного цикла. Вместе с развитием «умной продукции», оснащенной сенсорами и другими электронными устройствами, с сильной программной составляющей, обеспечивающей взаимодействие в рамках «Интернета вещей» (Internet of Things, IoT), растет необходимость в открытых стандартизированных платформах, способных связать все данные, процессы и результаты разработок в ключевых функциональных областях (механика, электроника, программное обеспечение) в один комплексный мульти-дисциплинарный проект. В ANSYS 17.0 сделан огромный шаг в данном направлении", - говорится в обзоре CIMdata.

Новые возможности ANSYS CFD 17.0

Обновления HPC для ANSYS CFD

ANSYS Fluent продолжает устанавливать новые стандарты масштабируемости для CFD-расчетов. В  ANSYS 17.0 удалось добиться 90% эффективности распараллеливания решателя при работе на более чем 129 000 ядер. Таким образом, для эффективной работы решателя достаточно порядка 5000 ячеек на процессорное ядро.

ANSYS CFX также существенно улучшил показатели. Так, тестовый нестационарный расчет гидротурбины показал 10-30% сокращение времени расчета и 20% улучшение производительности при расчете на 512 процессорных ядрах. При решении задачи внешней аэродинамики время сократилось в среднем на 40% ( на 4096 процессорных ядрах).

6-ти ступенчатый осевой компрессор: 20-30% сокращение времени счета. Предоставлено Siemens AG, Мю́льхайм-ан-дер-Рур, Германия, ASME IGTI Paper GT2013-94639

Улучшения технологий

Перекрывающие сетки для расчетов с подвижной геометрией позволяют обходиться без перестроения сетки.

Включена поддержка сжимаемых течений в Adjoint Solver, усовершенствован инструмент Design Tool.

Для ANSYS Fluent стала доступна радиационная модель Монте-Карло (Monte Carlo).

Для расчета лопаточных машин реализован метод гармонического анализа (Harmonic Analysis), дополняющий группу методов Transient Blade Row (TBR).

Добавлена новая модель турбулентности Stress-BSL.

Динамический двусторонний Fluid-Structural Interaction (FSI) на основе CFX теперь осуществляется с использованием Systems Coupling.

Реализована возможность использования профилей для задания поступательного и вращательного движения границ.

Описание движения динамических объектов теперь возможно относительно других подвижных объектов.

Для удобства пересчета углов поворота динамических объектов во Fluent стал доступен калькулятор ориентации.

Модули для расчета турбомашин

Метод преобразования Фурье для моделирования течения в лопаточных машинах с использованием нестационарного интерфейса «ротор-статор» (Transient Rotor-Stator, TRS) стал полнофункциональной возможностью.

Теперь доступен метод гармонического баланса (Harmonic Balance), работающий в спектральной области.

Появилась возможность построения циклических и полярных графиков для отслеживаемых переменных.

Появился новый формат представления геометрии лопатки Neutral Data Format (NDF) для удобства создания параметризованной модели из имеющихся CAD-данных.

Появилась возможность построения циклических и полярных графиков для отслеживаемых переменных.

Оптимизировано качество построения сетки в зазорах с использованием TurboGrid.

В TurboGrid добавлен механизм ограничения степени вытянутости ячеек - Limit Aspect Ratio.

Улучшения в постпроцессинге

Доступен выбор только необходимых фрагментов модели для записи результатов. Реализован Report Definitions – новый формат представления интегральных данных во Fluent.

Предусмотрена возможность импорта  STL-геометрии в постпроцессор CFD-Post для использования  при обработке результатов и  для визуализации результатов.

Оптимизирована работа CFD-Post за счет сокращения операций по сжатию и восстановлению данных.

Улучшения в интерфейсе

При расчетах в ANSYS CFX доступно отображение результатов в процессе решения. В окне проекта ANSYS Workbench стало возможным отслеживать содержимое консоли Fluent в ходе расчета, а также просматривать предопределенные распределения параметров по завершении расчета без запуска самой сессии Fluent.

Новые возможности ANSYS 17.0 Mechanical

Расчёты элементов электроники

ANSYS 17.0 предлагает возможность автоматического преобразования моделей печатных плат из ECAD (при помощи DesignModeler) в расчётные модели для Mechanical, необходимые для прочностных и тепловых расчётов. Данные о материалах теперь также могут быть перенесены из ECAD.

Механика разрушения

ANSYS 17.0 позволяет использовать поверхности произвольной формы для моделирования трещин, задавать трещины на любых участках геометрии,  также можно управлять размерами КЭ-сетки в окрестности трещины.

Композитные материалы

Некоторые детали, изготовленные из композитных материалов, требующих отверждения в печах, в результате приобретают искаженную форму. Для решения этой проблемы добавлен новый продукт Composite Cure Simulation, который рассчитывает изменения формы в результате затвердевания, а также позволяет сформировать рекомендации для удовлетворения технологическим допускам.

Высокопроизводительные вычисления (HPC)

В ANSYS Mechanical 17 существенно обновлен распределённый решатель, что позволяет получить рекордные показатели производительности для всех неявных конечно-элементных решателей механики.

Новые возможности

• Стала доступна распределенная версия решателя Block Lanczos для поиска собственных частот и форм колебаний.
• Поддержка распределенного решателя для спектрального анализа (включая PSD).

Поиск 10-ти собственных частот распределенным решателем Block Lanczos для корпуса коробки передач (7.7 MDOFs). 4x Intel Xeon E5-4650 8С 2.70 ГГц, 512 ГБ RAM, SSD, RHEL 6.3

Масштабируемость

• Существенное улучшение в масштабируемости прямого решателя Sparse.
• Возможно эффективное распараллеливание некоторых задач на 1000+ процессорных ядер.
• Обновление MPI: IBM Platform MPI 9.1.3.1, Intel MPI 5.0.3 и Microsoft MPI v5. Intel MPI теперь используется по умолчанию.

Робастность

• Благодаря полной уверенности в стабильности работы решателей с распределённой памятью теперь именно они используется по умолчанию для всех прочностных расчетов в ANSYS Workbench.
• Улучшено протоколирование ошибок для плохо обусловленных задач, решаемых распределённым решателем.

Построение сеток и работа с геометрией модели

Настройки по умолчанию теперь  позволяют получать сетку элементов гораздо более высокого качества. В том числе улучшено разбиение узких колец и поверхностей, разбитых Shell-элементами.

Упростилось создание деформированной геометрии. Ранее требовалось либо использование скриптов на языке APDL, либо использования многоэтапного подхода с участием Finite Element Modeler. В ANSYS 17.0 можно преобразовать деформированную сетку в объект геометрии и просто экспортировать STL-файлы геометрии, сетки и результатов прямо из Mechanical для дальнейшей работы с ними.

В ANSYS 17.0 улучшена функция нелинейного адаптивного перестроения  конечно-элементной сетки (NLAD). Можно более точно изменять сетку в случае появления очень больших деформаций. Также теперь поддерживаются 2D расчёты с применением адаптивной сетки и локальные участки перестроения конечно-элементной сетки. 

Единая оболочка для всех продуктов ANSYS EM

Новая оболочка называется ANSYS Electronics Desktop, в нее интегрированы все программные системы, входящие в состав ANSYS Electromagnetics Suite (Simplorer, Maxwell, Maxwell circuit Editor, RMxprt, Q3D, HFSS).

Все проекты, созданные в ранних версиях ANSYS Electromagnetics Suite, будут автоматически сконвертированы под работу в новой версии с формированием нового формата проекта с единым расширением файлов.

ANSYS 17.0 Electronics Desktop упрощает работу пользователей с высокопроизводительными ресурсами. Расширены возможности мониторинга процесса расчета: теперь из графического интерфейса можно наблюдать за параметрами расчета, запускать расчет заархивированных проектов. Добавлена возможность планирования очереди задач.

Новые возможности ANSYS Maxwell

Изменение лицензирования 

Начиная с новой версии, приобретая лицензию ANSYS Maxwell любого типа (Maxwell 2D, Maxwell 3D QS, Maxwell 3D), пользователь получает возможность полноценно использовать программные модули ANSYS RMxprt и ANSYS PExprt.

При наличии лицензии ANSYS Maxwell пользователь имеет возможность приобрести решатель ANSYS Q3D как дополнительную опцию.

Увеличение производительности в ANSYS Maxwell

Ускорение расчетов достигается путем использования метода декомпозиции по времени (Time Decomposition Method, TDM) в нестационарном решателе ANSYS Maxwell. Идея нового метода - в декомпозиции расчётной области вдоль оси времени, что позволяет производить параллельное решение шагов интегрирования на подобластях вместо последовательного. Данный метод применим ко всем типам магнитных нестационарных задач (вращающиеся машины, трансформаторы и т.д.), включая нелинейные материалы, потери в стали и вихревые токи.

Кроме того, в новом релизе в диалоговом меню настроек решателя у пользователей появится возможность задействовать опцию Fast Reach Steady State (быстрое достижение установившегося режима в нестационарных задачах). Ранее этот функционал можно было использовать только путём подключения внешней схемы из Maxwell Circuit Editor.  

Опцию Fast Reach Steady State  можно задействовать совместно с TDM.

Новые возможности для магнитных материалов

• Намагничивание магнита в реальных условиях намагничивания.
• Определение состояния размагниченного магнита в конкретной модели.
• Повторное использование множества намагниченных (или размагниченных) для исследования в другом проекте.

Междисциплинарный анализ

Добавлена возможность передачи результатов из ANSYS Maxwell (решатель Eddy Current) в модуль расчета гармонических колебаний ANSYS Mechanical.

Новый функционал предлагает использовать ANSYS Fluent с возможностью вызова “на лету” ANSYS Maxwell для поэлементного обновления данных свойств материалов по магнитной проницаемости и проводимости. Данная возможность предполагает получение более качественного решения задач индукционного нагрева и задач магнитного перемешивания жидкого металла. 

Новые возможности ANSYS HFSS

Интеграция HFSS и Savant

После поглощения Delcross Technologies состав инструментов для электромагнитного моделирования ANSYS пополнился модулем Savant. Savant - это программа для оценки параметров антенн на крупных объектах (кораблях, автомобилях и т.д.)  и моделирования взаимодействия антенн в сложной инфраструктуре.

В ANSYS HFSS 17.0 реализована автоматическая связь эквивалентных источников тока HFSS с соответствующими источниками в Savant. Соответствующее АСТ-расширение  HFSS/Savant Datalink есть на портале поддержки пользователей ANSYS.

Свойства материалов

Для более точного моделирования неоднородных анизотропных материалов и метаматериалов добавлена возможность задать диэлектрическую и магнитную проницаемость как тензор в виде матрицы 3х3.

Улучшения в постпроцессинге

Для визуализации результатов моделирования стало доступно наложение сечения двумерных диаграмм направленностей антенн, а также отображение таблицы с параметрами антенн.

Поддержка GPU для решения систем уравнений большого размера

ANSYS HFSS получил возможность использовать GPU в 17-й версии не только для ускорения нестационарных задач, решаемых методом Галёркина во временной области, но и для расчетов больших систем уравнений (не менее 2 миллионов уравнений).

Диэлектрическая резонаторная антенна (размер матрицы - 2,3 миллиона уравнений).

Время расчета (ускорение на 48% с GPU):

• 8 процессорных ядер – 19 ч;
• 8 процессорных ядер + Tesla C2075 – 13 ч.

Обновления ANSYS ICEM CFD

Создание блоков

Добавлен инструмент создания двумерных поверхностных блоков (2D Surface Blocking) из линий геометрии. Отдельный двумерный блок создается из набора линий, образующих контур.

Добавлен новый тип блоков 3D Mulitzone, позволяющий сразу же создать объемную блочную топологию аналогично методу Multizone в ANSYS Meshing. Пользователь имеет возможность настроить декомпозицию, чтобы создать блоки со структурированной расчетной сеткой (Mapped block) и с сеткой, построенной методом вытягивания (Swept block).
 

3D Multizone  позволяет сразу же создать объемную блочную топологию

Разбиение блоков

Добавлен инструмент разбиения блоков с неструктурированной расчетной сеткой (Free blocks), по замкнутому контуру ребер (метод From Edges).

Инструмент Blend across loops позволяет разрезать блоки с неструктурированной сеткой путем продления грани или путем проецирования замкнутого контура ребер на грань блока.

Инструмент From Sheets позволяет разрезать блоки с неструктурированной сеткой путем создания плоских блоков и использования их для разбиения.

Редактирование блоков

В меню изменения типа блоков добавлена опция Convert free block face to mapped, которая конвертирует боковые грани блока с неструктурированной сеткой в грани со структурированной сеткой для последующей конвертации самого блока с неструктурированной сеткой в блок, заполненный сеткой с помощью метода вытягивания.

Появилась новая опция Block Faces, которая позволяет объединить блоки с неструктурированной расчетной сеткой в один блок путем выбора двух граней для склеивания.

Улучшен алгоритм проецирования ребер блочной структуры на исходную геометрию, что привело к улучшению качества расчетной сетки.

Группа компаний «ПЛМ Урал» - «Делкам-Урал», официальный партнер ANSYS в России, организует серию вебинаров, посвященных нововведениям в ANSYS 17.0.

• Новые возможности ANSYS Mechanical.
  Дата проведения: 24 февраля 2016, 13:00 МСК.
  (регистрация)
• Новые возможности ANSYS 17.0 в области гидрогазодинамики.
  Дата проведения: 17 марта 2016, четверг, 13:00 МСК.
  (регистрация)
• Возможности ANSYS Electromagnetic Suite 17.0.
  Дата проведения: 13 апреля 2016, 13:00 МСК.
  (регистрация)

Публикация подготовлена по материалам cadfem-cis.ru, ansys-blog.com, cae-club.ru/blog.