Учебный курс по открытым пакетам. Часть 1. М.Крапошин, О. Самоваров, С.Стрижак

Задачи МСС Автомобилестроение Гидродинамика судна Двигателестроение Космонавтика Энергомашиностроение Гидравлика русла Климат контрольЯдерная энергетикаБиомеханика Нефтегазовая промышленность

Пакетизация идет с конца 80-х гг. Универсальные пакеты – PHOENICS, ANSYS, Nastran, FIDAP, StarCD, FIRE, FLUENT, CFX и др. Монополизация – слияние FLUENT и CFX на базе ANSYS Ansys CFD : Полная стоимость одного профессионального рабочего места в год составляетAnsys CFD : Полная стоимость одного профессионального рабочего места в год составляет евро с возможностью распараллеливания кода всего на 4 ядра, и далее:55236 евро с возможностью распараллеливания кода всего на 4 ядра, и далее: 3-32 ядра за каждые 4: 1600 евро; ядра за каждые 4: 540 евро;3-32 ядра за каждые 4: 1600 евро; ядра за каждые 4: 540 евро; Стоимость распараллеливания кода на 128 ядер составляет около евро. Российские пакеты: FlowVision, SINF, GDT, VP2/3, SMILE FlowVision - Коммерческая лицензия в год Рабочее место руб. Параллельный счет: 128 ядер= 3.2 млн руб. Академическая лицензия: только бессрочная Стоимость рабочего места руб. Стоимость распаралеливания кода на 128 ядер составляет руб. Кризис – Д. Б. Сполдинг (2007): «Коммерческий пакет – тормоз развития»! : Национальные программы по внедрению СПО (Великобритания, Голландия, Россия)

Свободное Программное Обеспечение для задач МСС

CAELinux 2010 базируется на Linuх Ubuntu LTS 64bit и содержит большое количество open source пакетов: Salome_Meca 2010, Code-Aster 10.1, Code-Saturne 2.0, OpenFOAM 1.7, Elmer 5.5 и другие. CAELinux 2010 представляет набор дистрибутивов с up-to-date software for a better support of modern hardware and a significantly enhanced ease of use, and we hope that you will enjoy it. Начало в 2006 году Switzerland Релиз доступен в форме liveDVD ISO image, который может быть загружен на DVD либо проинсталлирован на USB флешку для "mobile использования и тестирования Возможна установка на HDD CAE Linux (

Предназначен для CAE, научных расчетов и математического моделирования с on finite element simulation and computational fluid dynamics Включает в себя 3D pre-/ post / FE solver package SALOME_MECA 2010SALOME_MECA 2010 (GPL, developped by EDF, France) which represents the fusion of Salome v5.1.3 GUI and Code-Aster STA10.1 finite element solverCode-Aster STA10.1 (updated, GPL) Предлагает полный стэк для CFD (Computational Fluid Dynamics) OpenFOAM 1.7OpenFOAM 1.7, Gerris and Code-Saturne 2.0 solversGerrisCode-Saturne 2.0 Содержит различные 2D & 3D CAD/pre/post пакеты: Paraview, OpenDX, EnGrid 1.2, Elmer GUI, Netgen, Tetgen, GMSH v2, Salome v & QCad Включает различное ПО для задач мультифизики: Elmer v5.5Elmer v5.5, Calculix v2.1, Impact, MBDyn, Dynela, FenicsCalculix v2.1 Различные научные программы как GNU Octave (+ QtOctave GUI ), R & Rkward, Scilab, wxMaxima, Scipy, Latex and a full set of developpement tools / compilers.

Salome (EDF, CEA, OpenCASCADE) Salome - является бесплатным программным обеспечением, которое предоставляет платформу для Пре и Пост- обработки данных. Основано на открытой и гибкой архитектуре, сделанной из компонентов многократного использования. Salome - CAD/CAE интегрированная платформа. С помощью программы возможно: Трехмерное моделирование; Генерация сетки и Визуализация; Управление вычислительными схемами; Постобработка Salome разработана для интеграции отдельных компонентов: Интерфейсы автоматизированного проектирования; Генераторы ячеек сетки модели; Средства для решения задач с использованием конечных элементов; Платформа Salome – это продукт с открытым исходным кодом.

Paraview (ARL,ASC, Los Alamos NL, Kitware, Sandia NL,Kitware) Multi-view support Quantitative analysis Undo/redo Python scripting Time support Plot styles Plugins Model/View Representation/ Display: Stream Lines/Vector Fields Contours/iso- surfaces XY Plots Animation Parallel processing Documentation

Code_Saturne Код разработан в EDF (France) Основан на базе метода МКО Написан на С++, Fortran, Python Открыт в 2007 на основе GPL Входит в состав CAE Linux Основные направления: Моделирование тур-ти (RANS-LES). Fire and Combustion. Thermal hydraulics. Nuclear applications. Marine turbines. Fluid-Structure interaction. (Code_Saturne & Code_Aster) Аэродинамика. Проекты ATAAC и KNOO PRACE project: Benchmark codes for petaflops machines cores (JuGene), HECToR (University of Edinburg) Протестирован на сетках с 2 миллиардами ячеек Недостаток кода: фр. язык

Advanced Turbulence Simulation for Aerodynamics Application Challenges - A EU project Assessment of Code_Saturne –Application to massively unsteady separated flows at High Re number –Robustness and predictive capabilities of models Applications for new developments –Novel Reynolds Stress Models (EBRSM, TCL) –Unsteady RANS ( CAS-ALPHA) –Comparison with widely used SST,SAS,DES Tandem cylinderDelta wing Highly swept wing

Fluid-Structure Coupling in Code_Saturne and Code-Aster The fluid and structure equations have been driven and discretized using FV and FE methods respectively. An ALE formulation of the FV equations have been carried out to take into account the moving control volumes as the solid deforms. A coupling strategy has been proposed. Fluid and solid formulations are being driven using the suggested methodology. The aim is to implement the formulation in Code-Aster and Code-Saturne.

Примеры RANS моделирования Примеры: 2D wall-mounted hump with/without suction. NACA0012 wing post stall. Helicopter fuselage. Тандем цилиндров Морские турбины

ОpenFOAM свободно распространяемое программное обеспечение для проведения численных расчетов. OpenFOAM объектно-ориентированная платформа, реализованная на языке программирования С++. ОpenFOAM – перспективное и динамично развивающиеся открытое программное обеспечение для моделирования задач механики сплошных сред. В его разработке и развитии принимают участие десятки организаций и сотни разработчиков по всему миру. OpenFOAM – обладает большой функциональностью и удовлетворяет всем основным требованиями, предъявляемым к современному программному обеспечению для расчета промышленных задач Всего около 3000 пользователей в мире. Разработан в Imperial College of Science. London. UK Открытие кода OpenFOAM в 2004 г. на условиях GPL Входит в состав CAE Linux Форум на

Основные этапы и модули при решении задач МСС

OpenFoam. История. Предшественник текущей системы – Коммерческий код FOAM. Продавался в UK компанией Nabla Ltd Разработчиком указанного пакета являются ученики профессора Imperial College, London А. Госмена: H. Weller и H. Jasak Литература: - Госмен А.М. и др. Численные методы исследования течений вязкой жидкости. М.: Мир., 1972, 323 с. - Weller, H.G.; Tabor G.; Jasak, H. and Fureby, C.: A Tensorial Approach to CFD using Object Orientated Techniques, Computers in Physics, 1998 v. 12 n. 6, pp 620 – 631A Tensorial Approach to CFD using Object Orientated Techniques - Ferziger J.H., Peric M., Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer-Verlag, Berlin et al.: Springer, – 423p Дальнейшая разработка компанией OpenCFD, UK Компания OpenCFD. Ltd. UK проводит консалтинг и обучение по всему миру Альтернативная версия extend. Разрабатывается научным сообществом. Конференции пользователей: 1 конференция - Загреб конференция – Монреаль конференция - Загреб конференция– Гетеборг конференция - Милан конференция – Penn State University 2011 Летняя школа для аспирантов в Загребе 2008,2009,2010. Подготовлено около 20 диссертаций. Выполняются магистерские работы. Open Source Conferences при участии OpenCFD, Ltd ,2008, 2009, 2010

Различные версии OpenFoam OpenFoam Разработчик OpenCFD Ltd. OpeFoam-1.7.x – исправленная версия с патчами. Разработчик OpenCFD Ltd. – git.or.cz OpenFOAM-1.6-dev. Расширенная версия, разрабатывается H.Jasak. OpenFOAM-1.6-extend. Разрабатывается пользователями.

Основные возможности пакета OpenFoam Mетод контрольного объема на базе многогранных ячеек c поддержкой подвижных сеток; URANS/LES/DNS моделирование; * SIMPLE/PISO/PIMPLE алгоритмы для связи уравнений скорости и давления; * Несжимаемые/сжимаемые и стационарные/нестационарные потоки ; * Однофазные, двухфазные и многофазные потоки; * Лагранжева модель для расчета движения частиц; * Модели турбулентности: k-e, k-w, k-w SST, SA, LES, DES. Всего 15 моделей; * Модели теплообмена, испарения, горения, распыливания топлива; Различные термо-физические свойства среды, учет реальных свойств газов; Сопряженные задачи (жидкость – тело); Решение уравнений движения тела с 6 степенями свободы; Решение задач динамики разряженного газа; * Многоблочная сетка и декомпозиция расчетной области (Metis, Scotch); * Параллельная версия (до 2000 ядер), поддержка версий MPI. ; * Поддержка структурированной/неструктурированной сетки; * Импорт сеток из различных коммерческих и открытых пакетов.

Salome, OpenFoam, Paraview в промышленности, крупных научных центрах и Университетах Audi, Volkswagen, Volvo, Seat, ABB Corporate Research, Airbus, BAE Systems, Caldrerys SA, Esteco, Mitsubishi, Shell Oil, Toyota,, Scania, IREQ Hydro Quebec, National Energy Technology Lab., US Dept. of Energy, NRC Canada, US Navy, Sweedish Energy Agency, CSC (Finland), Ohio Supercomputer Center, BEinGrid Университеты: MIT, Chalmers University, TU Munchen, Politechnico de Milano, University of A Coruna, FSB University Zagreb, University College Dublin, Universitat Rostock, PennState University. Всего около 200 в мире. Россия: МГТУ им. Н.Э.Баумана, ЮУрГУ, РНЦ КИ, ИБРАЭ РАН, ЭНИМЦ МС, ИАТЭ (Обнинск) и др. Дамба. H=80 м. 200 Австралия Сетка 200 блоков. Audi A Сетка 47 M ядер.

Audi TT

-340 различных моделей - Расчет на кластере - Обработка результатов - Выбор оптимальной формы Процесс выбора оптимальной формы трубы для Audi TT

BeinGRID (Business Experiments in GRID)