FLOEFD 2020.1 és 2020.2 újdonságai

Solid Edge 2021 megjelenésével kb. egy időben megjelent a FLOEFD 2020.2. A megjelenés kapcsán előtérbe került, hogy a FLOEFD újdonságaival soha sem foglalkoztunk ezen a blogon, így az előző bejegyzésemben a 2019 mind a négy verziójának az újdonságait ismertettem, ebben a cikkben a FLOEFD 2020.1 és 2020.2 újdonságait mutatom be. A FLOEFD Solid Edge-en és NX-en belül is elérhető, így az újdonságok képei a két CAD rendszerből vegyesen lettek kifényképezve.

FLOEFD 2020.1 újdonságai

Ebben a verzióban az újdonságokat öt nagy kategóriába lehet sorolni, ezek az általános fejlesztések (Funkció cél: Forgási szög csúszóhálóhoz, Lökéshullám stabilizáció, Plotok importálása jelenetekből, Egyéni paraméterek megjelenítése), az elektronikai eszközök szimulációja, modellezése (BCI-ROM, Hőhálózati kötéslista kinyerése, Tokkészítő, Elektromos kompakt elemek, Akkumulátor modell kinyerése), az új modulok, a támogatott CAD verziók és a Rebranding. Az újdonságokat ebben a sorrendben ismertetem ebben a blogban.

Funkció cél (Feature Goal): Forgási szög csúszóhálóhoz

Forgó régiókhoz (Rotating Region) kapcsolódva újdonság a célként definiálható forgási szög  (Rotating Angle goal), mely csúszó háló esetén használható. Az új cél segítségével komplex forgással összefüggő célok és paraméterek definiálhatók, illetve a forgás szögértéke könnyebben nyomon követhető.

Lökéshullám stabilizáció

5-nél nagyobb Mach számú áramlások esetén lökéshullám instabilitás előfordulhat. Csillapított kilengéshez az új lökéshullám stabilizáció (Shock wave stabilization) egy lehetséges megoldás, mely a Számításvezérlőben (Calculation Control Option) található. Ezzel a funkcióval egy mesterséges viszkozitás adódik hozzá a lökéshullám régiójához.

Plotok importálása jelenetekből (Scene)

Eredmények lekérdezései (plotok, paraméterek stb.) átmásolhatók más szimulációkba Jelenet sablonként (Scene template) vagy Jelenet képként (Scene Image (*.efdscene)) az új Plot készítése jelenetből (Create Plot from Scene) funkcióval.

Egyéni paraméterek megjelenítése

Komplex felhasználói egyenletek posztprocesszáláshoz könnyebben definiálhatók mostantól, mivel  a felhasználói posztprocesszációs paraméterek (Custom Visualization Parameters) mostantól függhetnek más felhasználói posztprocesszációs paramétertől.

 

BCI-ROM (Boundary Condition Independent Reduced Order Modeling – Peremfeltétel független csökkentettfokú modellezés)

Csökkentettfokú modellezés egy közelítő megközelítés, mellyel összetett hőtani modell hozható létre hőtani szimulációból. A módszer felhasználásával gyorsabban oldhatók meg feladatok közel azonos pontossággal. BCI-ROM futtatásához Simcenter FLOEFD BCI-ROM + Package Creator vagy Simcenter FLOEFD Electronics Cooling Center modulok szükségesek.

BCI-ROM technológia segítségével lineáris hővezetési problémákat a hőforrások számától függetlenül ugyanolyan pontossággal oldhatók meg, mint a 3D-s hővezetési problémák, akár 40 000-szer gyorsabban!

Személy szerint a BCI-ROM-ot nagyon hasznos funkciónak tartom, így pár kép és gondolat erejéig ki is fejtem.

Mire jó?

Valós életben előforduló időfüggő folyamatok komplexitása miatt nem mindig szimulálhatók időhatékonyan. Csökkentettfokú modellezéssel segítségével dinamikus vezérlőrendszerek modellezése  időhatékonyan megvalósítható! Például a sokat emlegetett digitális iker esetén van szükség erre a funkcióra. A digitális iker esetén ha a valós életben vizsgálok valamit (pl. mérem) azt célszerű valós időben is szimulálni, így a következő példán látható 2 hónapos szimulációs időszükséget egy 1400 másodperces folyamathoz nem mondható gyorsnak, viszont ezzel a módszerrel lefuttatva ugyanezt a folyamatot kb. 180 másodperces időszükséglettel az már eléggé “valós idejű” szimulációnak mondható.

A következő képen egy elektromos gépjármű vezérlőrendszrere látható Flomaster-ben lefuttatva. A szimuláció eredménye egy inventer teljesítmény disszipációja, az előbb felhozott 1400 másodperces szimulációs idővel. Ennek az 1400 másodpercnek a megoldása FLOEFD-ben vagy bármelyik másik CFD szoftverben (pl. Star-CCM+) rengeteg ideig tart, példaként az első 100 másodperc időszükséglete 4 nap volt. Ugyanezen a gépen ROM megoldással a teljes ciklus (1400 sec) 3 perc alatt lefutott és a két eredmény közötti különbség (az első 100 másodpercben) kb. 0,5% volt.

A BCI-ROM szilárd testeken belüli hőtani folyamatok leírására használható, így folyadékok és gázok modellezésére nem alkalmas, illetve időfüggő és térbeli (koordináta) függőséget a bevitt paraméterekhez nem lehet hozzárendelni. A BCI-ROM definiáláshoz szilárd test anyagára, a hőforrásra, pontbeli célokra és HTC-re (Heat Transfer Coefficient), azaz hőátadási tényezőre van szükség, kontakt ellenállással is számolni tud ez a módszer, de azt nem muszáj tartalmaznia a FLOEFD-s modellnek.

 

3D-s szimulációból ROM kinyeréséhez, a fenti paramétereket (anyagok, célok, hőforrások és HTC) és egy végestérfogat háló (azaz a FLOEFD-s háló) kell tartalmaznia a szimulációnknak, majd a ROM beállításait a Tools/ROM Export menüben (Pontosság, Minimum HTC és Maximum HTC) be kell állítanunk. Ezt követően be kell állítanunk egy mappát, ahova a BCI-ROM-ot kimentjük, majd a zöld háromszöggel (futtatás) ki tudjuk exportálni a ROM-ot.

Ha ezek megvannak és a ROM exportálását követően Matlab vagy GNU Octave segítségével a ROM lefuttatható. (SPOILER: a 2020.2-ben van egy újdonság, ami egy saját megoldóról, azaz a ROM lefuttatható Matlab és Octave nélkül.)

A következő ábrán a 100 másodpercig lefuttatott szimuláció és a ROM (szintén 100 másodpercig lefuttatva) eredményei láthatók.

Ez az egész folyamat a következő videón látható:

Hőhálózati kötéslista kinyerése

ROM segítségével 3D-s feladatok hőhálózati kötéslistában kinyerhetők (SPICE *.sp formátumban), melyek termo-elektronikai rendszerek szimulációjához falhasználható Mentor Eldo®, SystemVision® és egyéb .sp-t importálni tudó szoftverekben. Ez a folyamat az BCI-ROM-mal ellentétben peremfeltétel függő és az előző videó végén látható.

Tokkészítő (Package Creator)

Tokkészítő eszköz segítségével gyorsan és egyszerűen lehet hőtani modelleket készíteni elektronikai eszközökhöz (például chippek és azok tokozásához).

Elektromos kompakt elemek

Termo-elektronikai kompakt modell segítségével egyenáramú (DC) rendszerek modellezhetők az elektromos ellenállás segítségével. Az aktuális Joule hő számított és a testeken hőforrásként modellezett. Ezzel az egyszerűsítő eljárással ellenállások és kábelek modellezhetők. Simcenter FLOEFD Electronics Cooling Center vagy Simcenter FLOEFD Power Electrification modulokon belül érhető el.

Akkumulátor modell kinyerése mérési eredményekből

Simcenter FLOEFD segítségével akkumulátor csomagok termo-elektronikai szimulációja végezhető el ECM (Equivalent Circuit Model – Ekvivalens áramköri modell) és ECTM (Electro-Chemical Thermal Model – Elektrokémiai termikus modell) segítségével. Az új akkumulátor modell kinyerése funkcióval, az ECM modell paraméterei származhatnak mérési eredményből is.

2 új Simcenter FLOEFD modul*

Az eddigi modulokat kiegészítve a következő két modul jelent meg, melyek részben új funkciókat, illetve másik már meglévő modul elemeit tartalmazza:

Electronics Cooling Center modul részei:

  • EDA híd (EDA Bridge) és SmartPCB
  • BCI-ROM és Hőhálózati kötéslista (Thermal Netlist)
  • Tokkészítő (Package Creator)
  • PDML és XTXMLA import
  • Összekapcsolt hálózatok és kétellánállsú kompakt moellek(Network Assembly and Two-resistor compact models)
  • T3STER AutoCalibration
  • PCB kompakt modell
  • Heat Pipe kompakt modell
  • Joule-hő
  • Elektromos kompakt elemek (Electrical Element compact model)

BCI ROM+Package Creator modul részei:

  • BCI-ROM Hőhálózati kötéslista (Thermal Netlist)
  • Tokkészítő (Package Creator)
  • PCB kompakt modell

Ennek a két modulnak köszönhetően, az ügyfelek célirányosan elérik azokat a funkciókat, melyekért eddig külön-külön modulokat kellett megvásárolniuk.

* Az ECC module-ban elérhető teljes funkcionalitás (EDA Bridge, AutoCalibration, Electronics Cooling és Electrical Element) külön modulként is elérhetők.

Támogatott CAD verziók

Ez a verzió a következő a Siemens portfólión belül a következő CAD rendszereket támogatja:

  • Solid Edge 2019, 2020
  • Siemens NX 8.5.1.3, 8.5.2.3, 8.5.3.3
  • Siemens NX 9.0.1.3, 9.0.2.5, 9.0.3.4
  • Siemens NX 10.0.0.24, 10.0.2.6, 10.0.3.5
  • Siemens NX 11.0.0.33,11.0.1.11,11.0.2.7
  • Siemens NX 12.0.0.27, 12.0.2.9
  • Siemens NX 1872 (1872, 1876, 1880, 1884, 1888, 1892)
  • Siemens NX 1899 (1899, 1903, 1904, 1907, 1911)

Rebranding FloEFDről Simcenter FLOEFD-re

A Siemens szimulációs platformjához a Simcenter platformhoz igazodva, a FloEFD-t átnevezték Simcenter FLOEFD-re. Ennek következtében az ingyenes nézegetőt, a FloEFDView neve is módosult Simcenter FLOEFD Viewer-re. Illetve a változásnak köszönhetően a Start menüben a szoftverek ikonjai innentől a Simcenter FLOEFD mappából érhetők el. Az alap elérési útvonalak a Program Flies mappában nem változtak, ugyanígy az API szkripteket amik erre a mappára hivatkoznak nem érinti a változás.

FLOEFD 2020.2 újdonságai

A FLOEFD 2020.2 újdonságai három kategóriába sorolható, ezek az általános újdonságok (Szabadfelület forgó régióval, Célok (Goals) fejlesztései, Tovább fejlesztések), az elektronikai eszközök szimulációja, modellezése (PCB modellezés (EDA Bridge és SmartPCB), BCI-ROM és Hőhálózati kötéslista exportálása és megoldása, Elektromos ellenállás és hőforrások) és a CAD rendszereket érintő újdonságok (Solid Edge anyagok importálása, Egyszerű interfész FLOEFD és Solid Edge Simulation közé, Solid Edge 2021 támogatás).

Ezeket az újdonságokat ebben a sorrendben fogom ismertetni ebben a blogban.

Szabadfelület forgó régióval

Ez egy olyan újdonság amire nagyon régóta vártam és örülök, hogy a fejlesztők belerakták ennek a funkciónak a működéséhez szükséges kód sorokat a szoftverben (kezdve azzal, hogy a 15-ös verzióban a hálózástba nyúltak bele, 16-os verzióban a VoF, azaz a Volume of Fluid módszert implementálták ami a szabadfelszín szimulációhoz szükséges, egészen addig, hogy a 2019.2-ben a VoF megoldóját úgy módosították, hogy a levegő kompresszibilitását is figyelembe veszi, így 0.3 < Ma feletti sebességen nőt a szimuláció pontossága és még számos újdonságok amikről nem is tudok, hogy a VoF-hoz köze van).

Szabadfelületek szimulációjához mostantól a forgó régiók (pl: turbinák, ventilátorok, keverőlapátok…) is használhatók. Időfüggő szimuláción belül a csúszóháló (Sliding mesh) és a teljes tér (Global rotating) támogatott, az átlagolt lokális forgó régió nem.

Ez az új funkció az adaptív hálózással párosítva erőforrás gazdaságosan és pontosan fogja a forgóalkatrészes szabadfelszínes szimulációkat lefuttatni!

Célok (Goals) fejlesztései

  • Funkció cél (Feature Goal) elérhető a művelet készítésekor.
    Mostantól a Funkció cél elérhető a művelet készítése közben. Ezzel az újítással drasztikusan lehet a preprocesszálás idejét csökkenteni, mert mostantól a (például a hőforrás) parancson belül egyből létre tudjuk hozni a hozzá tartozó (például legnagyobb hőmérséklet) célt.
  • Pont célok (Point Goal) fejlesztései.
    A Point can be placed in the center of a component by selecting this component in the model tree.
    In addition, you can optionally disable interpolation so that a point goal outputs the value of the mesh cell.
    Pontcélt el lehet helyezni egy komponens közepére úgy, hogy a Modellépítési fában kiválasztjuk.
    Ezen felül ha a pontra ki lehet kapcsolni az interpolációt, így a hozzá legközelebb eső végestérfogat cella közepén lévő értéket fogja monitorozni.
  • Az Egyenlettel vezérelt cél (Equation goal) mostantól tudja a Min, Av és Max függvényeket.
    Ez az új funkció az Egyenlettel vezérelt céloknál a minimumot, átlagot és a maximumot vizsgálja. Ez akkor hasznos, ha egy összetett egyenletünk van és annak a részei a szimuláció paramétereiből adódnak és azoknak az értékeknek a min/max/átlag értéke kell nekünk.
    Például, a max({VG Hőmérséklet Akkumulátor .*}) kifejezés az összes „VG Hőmérséklet Akkumulátor” nevű cél maximális értékét adja mindig vissza, azaz ha az Aksi 1 melegebb, mint az Aksi 2 akkor az Aksi 1 értékét tartalmazza, ha az Aksi 2 a melegebb akkor azt.

  • Cél lekérdezésen (Gaol Plot) belül a legnagyobb értékhez tartozó időpont megjelenítése.
    Goal table has two new columns: Maximum value achieved during calculation and the time moment when it was achieved.
    Cél lekérdezés két új oszlopot tartalma, ez az adott cél legnagyobb értéke a szimuláció alatt és azt, hogy azt az értéket mikor érte el.
  • Cél lekérdezés (Goal Plot) a kiválasztott időpillanatig mutatása.
    Ha időfüggő szimuláció során egy köztes időpillanatot visszatöltünk, akkor a Goal Plot addig az időpontig fogja mutatni a megfigyelt értékeket, nem az egész szimulációra. Pl.: ha 12 sec-ig futtatok egy szimulációt és visszamegyek a 4. másodpercre, akkor csak 4-ig ábrázolja az értékeket, a visszalévő 8 másodpercet nem mutatja.

Tovább általános fejlesztések

  • Fluxus egyensúly (Flux Balance): Minden összecsoportosítása.
    Minden ábrázolt csomópontot típus szerint csoportosítani lehet Flux Plot-on belül. Ezzel az alkatrészenkénti, illetve alkatrész csoportonkénti lekérdezéssel az egész rendszer hőtani egyensúlyát tudjuk átfogóan megnézni. A könnyebb használhatóság és pontosabb kiértékelés miatt a sugárzást szétválasztották iránybéli (Directional), hőtani (Thermal) és napsugárzás (Solar) sugárzásra. Ezzel nagy összeállítások részletes kiértékelése és a rendszerszintű részleteinek megismerése könnyebbé és gyorsabbá vált.
  • Pont paraméterek (Point Parameters) készítése importált fájlokkal.
    Pont paraméterek készítéséhez mostantól lehetséges CSV és TXT fájlok importálásával.
  • Dinamikus szonda (Dynamic Probe) Simcenter FLOEFD Viewer-ben.
    Mostantól FLOEFD Viewer-ben is lehet értéket leolvasni szondával (Probe) ((((nagyon sok zárójelben, az ikonja ugyan az mint az MS Paint-ben a pipettának, amivel színeket lehet lemásolni)))).
  • Új „mil” mértékegység.
    Az új „mil” mértékegység 1 col (inch). Ez mm-ben kifejezve 0,00254 mm = 0,001 col = 1 mil.

PCB modellezés

  • FLOEFD EDA Bridge elmenti az exportálás előtti állapotot.
    Újdonság, hogy a Simcenter FLOEFD EDA Bridge nevű hídja a PCB-k exportálása előtt elmenti őket egy külön fájlba, így a ha valamit újra módosítani kell a NYÁKlapon, akokr a lementett *.edabridge fájllal megnyithatók.
  • SmartPCB material selection.
    Azok a NYÁKlapok amik vezető és dielektromos (szigetelő) anyagok tartalmaztak eddig csak réz és FR4 lehetett, mostantól a beépített mérnöki adatbázisból (Engineering database) bármilyen anyagot választhatunk, például kerámiát és alumíniumot.
  • SmartPCB kezdeti hőmérséklet.
    Kezdeti feltételként a NYÁKlap hőmérséklete a SmartPCB ablakban beállítható.
  • SmartPCB fejlesztés.
    PCB lemezek oldalfalai mostantól nem szigetelők.

BCI-ROM és Hőhálózati kötéslista exportálása és megoldása

  • BCI-ROM megoldó.
    BCI-ROM modellek mostantól a FLOEFD saját megoldójával (Results_Exporter.exe) is megoldhatók, így nincs szükség harmadik féltől származó szoftverekre (pl.: Matlab vagy GNU Octave).
  • BCI-ROM FMU exportálás.
    A BCI-ROM-okat FMU-ként is exportálhatjuk, így más szimulációs szoftverekbe importálva (pl. Star-CCM+, Amesim…) kapcsolt szimulációkhoz is felhasználhatjuk a modellünket.
  • Hőhálózati kötéslista exportálás VHDL formátumba.
    Hőháló kötéslista mostantól exportálható VHDL formátumba későbbi szimulációkhoz Xpediation-AMS-ben vagy SystemVision Cloud-ban.

További elektronikai eszközök szimulációját és modellezését segítő újdonságok

  • Elektromos ellenállás értékének megadás paraméterként.
    Az anyagvastagságon és a beépített mérnöki adatbázisban (Engineering Database) az előre definiált ellenálláson felül, mostantól a paranscon belül is beállítható a az ellenállás értéke. Ezzel az új funkció, például a paraméter optimalizáció (Parametric Study) során tud időt megtakarítani nekünk.
  • Hőforrások készítése komponensenként.
    Kiválasztott komponensenként, illetve felületenként lehet létre hozni hőforrásokat. Eddig ha több elemet jelöltünk ki, akkor a FLOEFD ahhoz egy hőforrást hozott létre a műveleti fában. Ezzel az új funkcióval több hőforrást hoz létre a FLOEFD, melyet utólag külön-külön is tudunk módosítani.

CAD rendszereket érintő újdonságok

  • Egyszerű interfész FLOEFD és Solid Edge Simulation közé. Az új eredmény exportáló paranccsal (Export Results to Simulation) az áramlástani és hőtani szimulációk eredményei átvihetők Solid Edge Simulation-be (a 2021-es verziótól), így ettől a verziótól kapcsolt CFD-VEM szimulációk futtathatók. Ezzel az újdonsággal áramlástani szimulációk eredményeit a végeselemes környezetbe átvihetjük és azokat terhelésként felhasználva szilárdságtani számításokat futtathatunk.
  • Solid Edge anyagok importálása. Solid Edge anyagtáblázatából kiválasztott anyagok importálhatók FLOEFD-be.
  • Solid Edge 2021 támogatás. A Solid Edge 2021 támogatott CAD rendszer (Tesztelve a 221.00.00.097 kiadás előtti verzión)
  • CATIA-to-NX CAD és FLOEFD Projekt konverter. Egy új konzolos konvertáló (FLOEFDCAD_Converter.exe) CATIA modelleket és a hozzájuk tartozó FLOEFD projekteket NX modellekké és FLOEFD projektekké fordítja át, a geometriai referenciákkal együtt. Kötegelt (batch) konvertálás is lehetséges.

Összefoglalva az újdonságokat, vagy teljesen új, vagy a mindennapi munkát felgyorsító és egyszerűsítő funkciókat kaptunk ebben a két verzióban is. Személyes véleményem szerint ha ki kellene választani a három legjelentősebbet, akkor a BCI-ROM-ot, a szabadfelszínt forgórégióval és a FLOEFD és a Solid Edge Simulation interfészt emelném ki (ahogy előbb is írtam, ez a saját véleményem, aki elektromos eszközök szimulációival foglalkoznak nap mint nap, ők a forgó régiót és a VoF-ot biztos nem említenék meg a három legfontosabb között). A 2020-as főverzión belül még két alverzió várható, amiknek az újdonságai majd itt a blogunkon elérhetők lesznek.

A 2019 verzió újdonságai ebben a blog bejegyzésben érhetők el: http://blog.eplm.hu/floefd-ujdonsagai-2019-1-tol-2019-4-ig/

A telepítő állományok az ügyféltámogatási rendszerünkben és a Siemens rendszerében elérhetők.

Források:

Beosztás: Ügyféltámogató mérnök
Szakterületek: Szimulációs szoftverek

Szakmai életút:

Az Enterprise Group-nál a szimulációs termékek (végeselem, áramlástan és kinematika) és a Solid Edge terméktámogatása a feladatom.

Gépészmérnöki diplomámat a Dunaújvárosi Főiskolán szereztem, és ugyanitt (már Dunaújvárosi Egyetem néven) végeztem el a mesterképzést, melyet követően az Óbudai Egyetem Biztonságtudományi Doktori Iskolának voltam hallgatója, ahol ikerturbinák áramlástani szimulációjával foglalkoztam. Már a BSc-s képzés alatt is elkezdtem szimulálni, de igazán az első munkahelyemen kezdtem el ezzel foglalkozni, és azóta is szimulálom (a munkát).

 

A szerző további cikkei »