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Simcenter STAR-CCM+ 2310! O que há de novo?



Obtenha insights 3D sobre o desempenho das células da bateria de íons de lítio. Exporte resultados de estudos CFD para criação de Modelos de Ordem Reduzida (ROM). Automatize fluxos de trabalho de simulação sofisticados. Avalie o conforto térmico da cabine dos passageiros. Além disso, muitos mais recursos.


Com o lançamento do Simcenter STAR-CCM+ 2310, fornecemos aos engenheiros de todos os setores recursos de dinâmica de fluidos computacional (CFD) para acelerar a modelagem da complexidade. Aproveite novos recursos interessantes para explorar possibilidades de engenharia e transformar a complexidade em uma vantagem competitiva.


Obtenha rapidamente insights 3D detalhados sobre o desempenho das células da bateria



Para projetar virtualmente células de íons de lítio confiáveis ​​e de alto desempenho, é necessário considerar os efeitos anisotrópicos tridimensionais nas camadas das células da bateria. As abordagens de simulação atualmente disponíveis negligenciam tais efeitos ou fazem simplificações comprometedoras cruciais, reduzindo o problema a descrições representativas da camada de bateria bidimensional.


Com o Simcenter STAR-CCM+ 2310, estamos lançando um novo recurso exclusivo de design de células 3D para projetar células de bateria de íons de lítio com alta fidelidade geométrica e física. Este novo modelo de design de células de alta fidelidade permite o design de células de íons de lítio completas em 3D, com camadas de eletrodos, separadores e abas geometricamente resolvidas.


A simulação modelada aproveita árvores personalizadas dedicadas e fáceis de usar e o novo recurso Estágios para um fluxo de trabalho personalizado e adaptado para designers de células, com terminologia e unidades padrão do setor. Ele fornece uma configuração de malha simplificada com algumas entradas e cliques e suporta pós-processamento padrão da indústria dedicado para facilitar a análise dos resultados da simulação. A capacidade é impulsionada por modelos de simulação para formatos de células padrão da indústria. Com o Simcenter STAR-CCM+ 2310 lançamos o modelo de célula de pilha; modelos de células com enrolamentos cilíndricos e prismáticos estarão disponíveis em breve. Junto com esse fluxo de trabalho automatizado, o recurso de design de células 3D fornece modelos eletroquímicos altamente precisos por meio de um modelo aprimorado baseado na física da formulação inicial de Newman-Doyle-Fuller.


O recurso de design de células 3D fornece informações detalhadas sobre o desempenho das células rapidamente. Investigue a concentração de íons no plano e na espessura para entender os efeitos locais e de borda ou prever o efeito das abas e do resfriamento da superfície para projetar células de bateria melhores com mais rapidez.


O potencial completo da ferramenta requer a licença complementar de baterias.



Configure simulações de ventilação de fuga térmica de gás em minutos


Configurar a simulação de fuga térmica com ventilação de gás para uma bateria com centenas de células é um processo demorado e sujeito a erros.


Portanto, no Simcenter STAR-CCM+ 2310, começamos com lançamentos consecutivos de um fluxo de trabalho dedicado para acelerar o tempo de configuração da simulação de propagação de fuga térmica. Com o lançamento da versão 2310, continuamos esse esforço com a integração da configuração de ventilação de gás. No que diz respeito ao pré-processamento, a nova capacidade permite uma configuração muito rápida com uma fácil seleção das superfícies de ventilação da célula. Além disso, uma função de campo dedicada gerencia o equilíbrio energético entre a energia liberada pela ventilação e aquela gerada pelas partes internas da célula, eliminando a necessidade de funções de campo e monitores complexos. As condições de disparo e liberação de gás agora também são simplificadas para algumas entradas. Em última análise, o fluxo de trabalho requer apenas um conjunto de parâmetros de entrada para implantá-lo em todas as células da bateria. A automação integrada controla a atuação da ventilação de gás ao atingir a condição de acionamento e o pós-processamento é gerenciado automaticamente com quantidades dedicadas de ventilação de gás na ferramenta “Relatórios do Módulo de Bateria”.


No geral, com o Simcenter STAR-CCM+ 2310, você continuará se beneficiando da rápida configuração e análise de simulações de fuga térmica, agora incluindo até mesmo a ventilação de gás com o mínimo esforço. O workflow só pode ser acessado no complemento Simcenter STAR-CCM+ Batteries e, portanto, requer a licença do complemento associado.



Fluxo de trabalho de simulação aerovibroacústica mais eficiente

Redução do tamanho do arquivo CGNS e do tempo de importação para o Simcenter 3D por meio do novo método de mapeamento para o fluxo de trabalho de aerovibroacústica fracamente acoplado . Exemplo: Avaliação de ruído induzido por espelho lateral


As simulações vibroacústicas são normalmente realizadas em duas etapas: Após uma simulação CFD no Simcenter STAR-CCM+, o Simcenter 3D é usado para análise de vibração e campo acústico. O fluxo de trabalho legacy consistia em exportar um arquivo CGNS muito grande com a malha CFD e informações de força, importar esse arquivo para o Simcenter 3D e mapear os resultados em uma malha acústica grosseira.


Com o Simcenter STAR-CCM+ 2310, oferecemos uma nova opção para mapear uma malha CFD fina para uma malha acústica mais grosseira diretamente no Simcenter STAR-CCM+ antes da exportação de dados. Este mapeamento conservador de distância máxima garante resultados consistentes para o processo legado usando o mesmo algoritmo de mapeamento do Simcenter 3D, mas reduz significativamente o tamanho do arquivo CGNS resultante. Dependendo do caso, o novo arquivo CGNS pode ser entre 35% e 90% menor com esse novo método, e a etapa de mapeamento adicionada praticamente não tem impacto no tempo geral de simulação do Simcenter STAR-CCM+.


Sempre que você estiver procurando acoplar uma solução fluida no Simcenter STAR-CCM+ a uma análise estrutural no Simcenter 3D, você se beneficiará de um processo e transferência de dados significativamente mais eficientes.



Melhore a precisão e a velocidade das simulações de gerenciamento de água


Muitas aplicações multifásicas exigem tratamento preciso, porém eficiente, de gotículas que deslizam pelas superfícies. Os casos de uso típicos incluem o rastreamento de gotas de chuva deslizando nas superfícies de veículos em movimento, incluindo pára-brisas, espelhos e superfícies de sensores de carros. Embora seja, em princípio, possível usar o método de Volume de Fluido (VOF) de alta fidelidade, ele é muito caro e, para um grande número de gotas deslizantes, a simulação VOF é computacionalmente proibitiva. Para prever a dinâmica dessas gotículas em superfícies, uma abordagem Lagrangiana é muito eficiente, mas é de fundamental importância levar em conta os efeitos da tensão superficial com alta precisão.


Com o Simcenter STAR-CCM+ 2310, introduzimos, portanto, um novo tipo de fase Lagrangiana, as chamadas gotículas ligadas à parede, e um novo modelo de formato de partícula chamado Spherical Cap Particles. Este último fornece uma previsão mais precisa do arrasto das partículas e da transferência de calor. Gotículas fixadas na parede também podem ser absorvidas em um filme fluido para modelar com precisão a formação de filamentos. Um novo modelo de força de adesão permite capturar o movimento típico de aderência e deslizamento para gotículas presas à parede usando o conceito de histerese de ângulo de contato. Isto é de particular importância em aplicações como limpadores.


Toda a nova estrutura de modelagem, com seus primeiros submodelos, permite executar simulações com rastreamento preciso e rápido de gotas e escorrimentos deslizantes. Isso resulta em maior precisão e velocidade das simulações de gerenciamento de água.


Acelere simulações multifásicas de EMP com perda mínima de precisão

Aceleração de simulações multifásicas Eulerianas de grande escala (EMP-LSI) por meio de multietapas implícitas. Aplicação da indústria nuclear onde a água de resfriamento é introduzida, levando a uma contracorrente de gás deslocado com escoamento em golfadas. A aceleração é mostrada com um número crescente de subetapas juntamente com o campo de fluxo no final da simulação. Fonte: Fluxo de contracorrente gás-líquido em PWR [Deendarlianto et al., NED, 39 (2012)]


Simulações multifásicas são frequentemente caras do ponto de vista computacional ou não são suficientemente precisas. Embora as soluções multifásicas híbridas inteligentes ofereçam a capacidade de aplicar a abordagem mais eficaz em cada estado da multifásica, todos os respectivos submodelos precisam ter o melhor desempenho possível para obter o rendimento máximo.


Por esse motivo, no Simcenter STAR-CCM+ 2310, adicionamos várias etapas implícitas para Eulerian Multiphase (EMP) visando simulações de interface de grande escala (LSI), espelhando capacidade equivalente adicionada anteriormente para VOF e MMP. Isto leva a simulações EMP-LSI mais eficientes, reduzindo o tempo de simulação para um determinado nível de precisão; ou aumentando a precisão para um determinado tempo de execução (orçamento).


Reduções significativas no tempo de execução podem ser alcançadas executando N subetapas dentro do intervalo de tempo do fluxo e, em seguida, aumentando o intervalo de tempo do fluxo por um fator N. Isso mantém a escala de tempo da subetapa associada ao transporte da fração de volume no mesmo nível (número CFL), mas como o custo computacional de uma subetapa é uma pequena fração do custo de um passo de tempo de fluxo completo, há uma economia significativa de custos. Alternativamente, esse recurso pode ser usado para melhorar a precisão com um pequeno custo computacional adicional, adicionando subetapas para um determinado tamanho de intervalo de tempo de fluxo.


Otimize o design da cabine por meio de uma avaliação padronizada de conforto térmico dos passageiros de forma totalmente integrada


O conforto térmico dos passageiros é um fator significativo para a satisfação do cliente final em qualquer veículo. Enquanto os veículos movidos a motores de combustão interna facilitaram consideravelmente o trabalho dos engenheiros de HVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado) e gestão de energia do sistema, graças à grande quantidade de calor excedente, os veículos elétricos exigem um tratamento muito mais diligente da energia e do calor, em troca de conforto, segurança e autonomia.


Com o Simcenter STAR-CCM+ 2310, agora você pode otimizar o design da cabine do veículo e os sistemas HVAC por meio de um conjunto totalmente integrado de modelos de avaliação de conforto térmico de passageiros que são padrão do setor. Um novo modelo de termorregulação de última geração está agora disponível para calcular a resposta térmica do corpo humano em função das condições da cabine (radiação, convecção). O modelo também leva em conta fatores fisiológicos, como o nível de atividade do metabolismo, e os utiliza para calcular com precisão a temperatura da pele em todo o corpo. Essas temperaturas são então utilizadas para calcular os índices de conforto global de Sensação Térmica Dinâmica (DTS) e de Porcentagem Prevista de Insatisfação (PPD), bem como os índices de conforto local de Temperatura Homogênea Equivalente (EHT). Estas são métricas padrão da indústria amplamente reconhecidas que são cruciais para avaliar a percepção geral de conforto dos passageiros através do DTS e PPD, bem como localmente para cada parte principal do corpo através do EHT. Todos os novos modelos mencionados estão totalmente integrados com os mais recentes recursos de automação do Simcenter STAR-CCM+.


Isso permite que você crie fluxos de trabalho completos mais enxutos e eficientes para estudos de design de cabine.


Simule mais aplicações em GPUs


Os benefícios da aceleração de simulações CFD habilitada por GPU são, sem dúvida; custo de simulação significativamente menor na nuvem, redução massiva do consumo de energia e substituição de centenas de núcleos de CPU por um nó de GPU. Ao longo de vários ciclos de lançamento, o excelente desempenho do Simcenter STAR-CCM+ em GPUs foi demonstrado. É de fundamental importância expandir a capacidade de aproveitar GPUs para mais modelos e, consequentemente, mais aplicações.


Com o Simcenter STAR-CCM+ 2310, continuamos, portanto, a portabilidade de solucionadores e recursos para torná-los igualmente disponíveis para simulações nativas de GPU e CPU. Com esta versão, você pode aproveitar um solver de energia sólida acoplado nativo de GPU, uma implementação de GPU da equação de estado Equilibrium Air e do modelo de transição Gamma-ReTheta.


Isto significa, por exemplo, transferência de calor conjugado mais eficiente, por exemplo, simulações de resfriamento de pás de turbina, aerodinâmica aeroespacial supersônica e hipersônica mais rápida e fluxos de transição laminar-turbulentos. Continuando nossa filosofia de uma base de código unificada para CPUs e GPUs, você pode ter certeza de que as GPUs fornecerão soluções de fluxo equivalentes à CPU.



Acesse recursos de computação praticamente ilimitados em seu ambiente de simulação


A execução de simulações de CFD na nuvem oferece maior flexibilidade e escalabilidade em hardware local, com acesso sob demanda e capacidade ilimitada. No entanto, configurar e acessar a nuvem usando provedores terceirizados geralmente requer tempo e experiência significativos em tecnologias de nuvem e HPC e interrompe os fluxos de trabalho existentes.

Diretamente do Simcenter STAR-CCM+, o Simcenter Cloud HPC oferece acesso instantâneo à infraestrutura otimizada da Amazon Web Services (AWS), configurada e gerenciada pela Siemens, sem necessidade de configuração adicional.


Com o lançamento do Simcenter STAR-CCM+ 2310, estamos expandindo a disponibilidade do Simcenter Cloud HPC das Américas para a Ásia-Pacífico, com o serviço previsto para ser lançado na Europa, Oriente Médio e África em breve.


Para obter mais informações sobre como acessar e experimentar o Simcenter Cloud HPC gratuitamente, entre em contato com a CAEXPERTS no link no final desta postagem.



Prepare geometrias grandes e complexas mais rapidamente com o Parallel Surface Wrapper


O tempo de criação da malha é um fator crítico para um tempo de resposta geral rápido da simulação CFD, especialmente para montagens complexas. O Wrapper de Superfície provou ser uma ferramenta muito poderosa para preparar automaticamente superfícies estanques para posterior reengrenagem de superfície e engrenamento de volume. Até o momento, o wrapper de superfície empregava paralelismo de memória compartilhada.


No Simcenter STAR-CCM+ 2310, estamos introduzindo a primeira fase do wrapper de superfície paralelizada de memória distribuída (MPI). Nesta primeira versão, o pipeline de envolvimento de superfície até o fechamento da lacuna foi paralelizado.


No geral, a aceleração do novo algoritmo é de até 2,4 vezes. Em comparação com o wrapper de superfície legacy, há uma redução de aproximadamente até 43% no tempo de envelopar para diversos casos industriais. Embora o novo envelopador de superfície MPI produza resultados consistentes em diferentes contagens de núcleos, ele oferece localmente um posicionamento aprimorado de faces de fechamento de lacuna para melhor qualidade de malha e geralmente pode aderir melhor à entrada do usuário, por exemplo, tamanho de fechamento de lacuna.


Crie modelos de ordem reduzida (ROM) a partir de estudos de exploração de projetos de CFD com apenas alguns cliques



Os modelos de ordem reduzida representam grandes oportunidades para explorar rapidamente o espaço de design e criar modelos de execução rápida para feedback em tempo real. No entanto, para obter conclusões válidas, tais modelos precisam de ser fornecidos com dados suficientes, validados e – sem desmerecimento – bem organizados. A compilação desses conjuntos de dados de treinamento e validação a partir de resultados de CFD para a criação do Modelo de Ordem Reduzida (ROM) pode ser um processo tedioso e sujeito a erros se a interface para transferência de dados não for tratada adequadamente.


Com o lançamento do Simcenter STAR-CCM+ 2310 e do recém-lançado software Simcenter Reduced Order Modeling, possibilitamos a abordagem mais perfeita para ir de capturas de tela de campo escalar de seus resultados de CFD em estado estacionário diretamente para uma ROM estática. Agora você pode exportar dados de estudos do Designer Manager com um clique, prontos para serem usados ​​como um conjunto de dados de treinamento e validação no Simcenter Reduced Order Modeling. A capacidade atual suporta instantâneos de cenas escalares com uma escala de cores fixa de qualquer tipo de estudo de projeto. Após a exportação, o Simcenter STAR-CCM+ cria um pacote abrangente incluindo todas as imagens dos seus snapshots. A modelagem de ordem reduzida do Simcenter gerará, então, a previsão de ROM, usando a decomposição ortogonal adequada (POD), e relatará um índice de fidelidade de ROM. Embora o recurso de exportação de dados geralmente possa ser usado para qualquer tipo de parâmetro, o método POD funciona melhor para variações moderadas de parâmetros, quando os efeitos de rotação são insignificantes e o movimento da geometria é suficientemente pequeno.


No geral, a nova exportação de dados ROM permite a rápida construção de ROM a partir de estudos de simulação de CFD. Agora você pode criar modelos de execução rápida a partir de simulações de CFD com confiança e se beneficiar da colaboração aprimorada entre analistas de CFD e projetistas de sistemas, graças às visualizações imediatas de variantes de cenário por meio de ROMs. Incluído no Design Manager, a exportação de dados CFD não requer licença. Para a geração subsequente de ROM, é necessária uma licença do Simcenter Reduced Order Modeling.



Explore e compartilhe resultados de engenharia no seu navegador


Lançado no início de 2022, o Simcenter STAR-CCM+ Web Viewer permite que você explore e compartilhe facilmente seus resultados de engenharia diretamente de seu navegador. Esta poderosa ferramenta oferece recursos de análise de dados rápidos e interativos, gratuitamente e a partir de praticamente qualquer dispositivo, sem nenhum esforço de instalação, melhorando, em última análise, a comunicação dos resultados de CFD. No entanto, ao trabalhar com um arquivo de cena no Simcenter STAR-CCM+ Web Viewer, você precisa ser capaz de trabalhar da forma mais autônoma possível, sem a necessidade de voltar ao Simcenter STAR-CCM+.


Portanto, na versão 2310, estamos dando um grande salto nessa direção com o recurso Estrutura de Simulação. Ao fornecer a capacidade de ocultar e mostrar objetos livremente em múltiplas camadas de visualização, é fácil entender como uma cena é configurada e entender melhor a configuração da simulação de origem.


Os usuários frequentes do Simcenter STAR-CCM+ identificarão imediatamente as semelhanças com os displayers e seus conceitos de ocultar e mostrar do cliente de desktop. Os usuários que não conhecem o Simcenter STAR-CCM+, por outro lado, familiarizam-se com as diferentes camadas de visualização por meio de nomenclaturas fáceis de entender.


O grau de controle sobre a visibilidade é muito granular, pois vai desde o controle de alto nível do display até as superfícies das peças individuais. Isso lhe dá controle irrestrito sobre o que deve ser mostrado e o que deve ser ocultado.



Automatize rapidamente fluxos de trabalho de simulação sofisticados com Stages e o nó Automatomação


Para modelar a complexidade dos produtos atuais e simulá-los em condições do mundo real, você precisa implementar fluxos de trabalho sofisticados de simulação CFD multifísica. Tradicionalmente, esta tarefa requer o uso de scripts ou a transferência de dados complicada e propensa a erros de um modelo de simulação para outro.


O Simcenter STAR-CCM+ foi projetado em torno de um pipeline simplificado de CAD para resultados, fornecendo recursos de automação nativos totalmente integrados. Com base nesta base, o Simcenter STAR-CCM+ 2310 amplia ainda mais a inteligência de automação de simulação com o Stages. Os estágios permitem lidar com diversas configurações físicas em uma única simulação, reduzindo a necessidade de scripts. Com um único clique, você pode preparar diferentes modelos físicos, condições – como interface ou condições de limite e outras configurações. Um objeto preparado pode ter configurações diferentes para cada estágio. Os objetos que não são preparados manterão os mesmos valores em todos os estágios.


Os aplicativos que se beneficiam imediatamente dos Stages são os de absorção térmica do veículo, o recém-lançado modelo de design de célula de bateria e muito mais. Combinado com Operações de Simulação, isso possibilita o gerenciamento rápido e consistente de sequências de simulação complicadas. Agora você pode gerenciar estágios completos de configurações de simulação e orquestrar sua execução sem intervenção manual ou macros Java e compartilhar esses fluxos de trabalho com seus colegas em um único arquivo de simulação.


Para aumentar ainda mais a sua produtividade, estamos introduzindo um novo nó na árvore de simulação: o nó Automação. Agora você se beneficiará de um local na árvore de simulação que contém todos os aspectos de automação do fluxo de trabalho de simulação. Isso permite gerar fluxos de trabalho automatizados com mais rapidez e aumenta a capacidade de descoberta de fluxos de trabalho de simulação já definidos com melhor organização de nós e menos enrrolação.


Juntos, o Stages e o nó de automação elevam o conceito de um arquivo de simulação inteligente, permitindo a automação de ponta a ponta, desde CAD até resultados, para o próximo nível. Permitindo que você explore mais projetos e resolva problemas multifísicos complexos com mais rapidez.


 

Esses são apenas alguns destaques do Simcenter STAR-CCM+ 2310. Esses recursos permitirão que você projete produtos melhores com mais rapidez do que nunca, transformando a complexidade da engenharia atual em uma vantagem competitiva. Em suma, o Simcenter STAR-CCM+ 2310 representa um salto significativo na capacidade de simulação computacional, proporcionando avanços notáveis na modelagem de células de bateria, simulações térmicas, aerovibroacústicas e muito mais. Com recursos como o Simcenter Cloud HPC, Wrapper de Superfície paralelizado e automação de fluxos de trabalho, oferecemos aos engenheiros ferramentas poderosas para acelerar o desenvolvimento de produtos e explorar novas fronteiras da inovação.


Se sua empresa busca se destacar na vanguarda da engenharia, a equipe especializada da CAEXPERTS está pronta para colaborar, aplicando essas soluções avançadas em simulação e engenharia.


Agende uma reunião conosco para impulsionar sua competitividade e transformar desafios em oportunidades.




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