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Simcenter STAR-CCM+ 2406 lançado! O que há de novo?


Simulação multifásica precisa e acessível, incluindo misturas



A multifase híbrida é uma abordagem inteligente para a simulação acessível de líquidos em várias fases, como jatos, filmes, gotículas e névoa. No entanto, a atual abordagem de última geração VOF-Lagrangian Multiphase – Fluid Film não conseguia cobrir adequadamente as aplicações com misturas (névoa), pois precisava que tudo fosse resolvido ou contabilizado discretamente – o que significaria um custo computacional significativo.


Para resolver isso, a nova versão do Simcenter STAR-CCM+ 2406 introduz vários recursos para colocar a Mistura Multifásica com Interfaces de Grande Escala MMP-LSI no centro da modelagem multifásica híbrida. Primeiramente, a nova versão suporta a transição de pequenas gotículas Lagrangianas para MMP. Isso permite um tratamento mais eficiente de gotículas muito pequenas — normalmente 10s de mícrons de tamanho, transportadas com fluxo contínuo — onde LMP não é um modelo eficiente. Além disso, S-Gamma para MMP-LSI permite o transporte preciso e a previsão de distribuições de tamanho de gotículas ou bolhas em fases MMP vindas de LMP (e outras fontes). Por fim, o Impacto de LMP em Superfícies Livres de MMP-LSI permite simular cenários onde gotículas de LMP passam para regiões de alta fração de volume da fase contínua correspondente.


Juntos, esses novos recursos permitem que você cubra aplicações incluindo misturas, sempre alavancando o modelo multifásico mais eficiente a ser usado localmente, enquanto as transições entre os modelos mais adequados serão tratadas automaticamente. Essa inovação permite que você simule eficientemente superfícies livres resolvidas, gotículas balísticas, filmes e misturas em uma única simulação. O resultado são previsões precisas de tamanhos de gotículas e transporte de fase, tornando-o eficiente para uma ampla gama de aplicações, como resfriamento de motor elétrico.


Fidelidade aprimorada para avaliação de risco de envelhecimento de células de bateria


Células de bateria

A degradação dos materiais ativos internos de uma célula de bateria leva à diminuição do desempenho da célula a longo prazo, representando um desafio para os projetistas de baterias na identificação de métodos de mitigação.


Com o novo lançamento do Simcenter STAR-CCM+ 2406, o modelo Sub-grid Particle Surface Film para degradação celular captura dois mecanismos principais de envelhecimento: crescimento do filme Solid-Electrolyte Interphase (SEI) e crescimento do filme de revestimento de lítio. Projetado para ser usado em conjunto com o designer de células 3D no Simcenter STAR-CCM+, este modelo permite que você localize as áreas celulares mais impactadas pelo envelhecimento, com todos os modelos validados em relação aos resultados experimentais do projeto MODALIS financiado pela Comissão Europeia.


Esta abordagem inovadora ajuda você a modelar a complexidade dos processos de envelhecimento em baterias. Ela complementa simulações de sistemas focadas em domínio de tempo de longo prazo, fornecendo insights espaciais valiosos sobre mecanismos de degradação celular e, portanto, contribui para estratégias de mitigação mais eficazes.


Modelagem aprimorada de aglomeração de partículas de fluxos granulares (molhados)



A granulação de partículas é uma parte importante da indústria de processos e da fabricação farmacêutica e desempenha um papel crucial na qualidade final do produto farmacêutico. A simulação de tais processos industriais com aglomeração ou deposição de partículas sólidas é desafiadora e requer modelagem precisa das forças coesivas.


Com o novo lançamento do Simcenter STAR-CCM+ 2406, o modelo de aglomeração de partículas, que substitui o modelo de ligações paralelas, facilita a formação de ligações com base em condições locais e temporais definidas pelo usuário. Este modelo permite ligações entre partículas e limites e inclui rigidez de ligação independente de propriedades mecânicas. Essas melhorias permitem simular processos de aglomeração de partículas mais realistas em várias aplicações industriais, melhorando significativamente o realismo e reduzindo o custo computacional.


Modelagem de contato sem comprometimento para contatos complexos de interação fluido-estrutura (FSI)



O método de penalidade padrão para contatos mecânicos requer entrada do usuário para o parâmetro de penalidade, que descreve a rigidez do contato. Isso pode ser desafiador, especialmente em situações de contato complexas.


A nova versão do Simcenter STAR-CCM+ 2406 inclui o método Augmented Lagrangian Multiplier (ALM), baseado no algoritmo Uzawa, que atenua isso ao impor contato preciso independente do parâmetro de penalidade. Ele é robusto mesmo em mudanças repentinas de contato, com uma atualização automática opcional do parâmetro de penalidade para convergência mais rápida. Agora você pode atingir alta precisão e robustez em contatos complexos sem comprometimento.


Estudos de exploração de design mais rápidos por meio de inicialização de simulação inteligente


Estudo de otimização de coletor de escape

Estudos extensivos de exploração de design se beneficiam da maioria das possibilidades de aceleração das simulações de design individuais subjacentes.


A nova versão do Simcenter STAR-CCM+ 2406 traz uma solução inicializando automaticamente simulações de um novo design mais próximo dos resultados esperados, aproveitando os resultados existentes do vizinho mais próximo simulado anteriormente no espaço de design. Ou seja, a solução pega o resultado do cálculo da solução que é assumida como a mais próxima. Essa abordagem acelera simulações de design individuais e, consequentemente, reduz o tempo de resposta geral do estudo de exploração de design. Deve-se observar que, nos casos em que o espaço de design e o espaço de solução são correlacionados de forma não linear, o tempo economizado pode ser insignificante. Para fins de monitoramento e compreensão, você pode identificar facilmente designs reutilizados e designs reutilizando resultados com Conjuntos de Design específicos. O fluxo de trabalho é simplificado sem necessidade de operação manual, e esse recurso está disponível para estudos de Varredura, Design de Experimento e Otimização, mesmo se você não estiver salvando todos os Designs.


Este método simples permite que você conduza processos de exploração de design mais eficientes e rápidos, aumentando significativamente a produtividade.


Avalie facilmente o impacto dos parâmetros CAD em uma função de custo


Avaliação de pressão

Projetar um produto geralmente requer uma análise de como as mudanças nos parâmetros geométricos afetam o desempenho, uma tarefa que pode ser assustadora sem estudos extensivos de exploração de design paramétrico.


Na versão mais recente do Simcenter STAR-CCM+ 2406, agora você pode calcular sensibilidades adjuntas de uma função de custo com relação aos parâmetros globais usados ​​no 3D-CAD, estendendo a funcionalidade Compute Parameter Sensitivity introduzida na versão 2306. Esse aprimoramento permite que você avalie com eficiência o impacto dos parâmetros CAD em funções de custo globais, como queda de pressão, sem a necessidade de configurações complexas. Isso significa que agora você pode entender rapidamente os efeitos das alterações de design nas principais métricas de desempenho, simplificando o processo de otimização de design. Esse recurso permite que você tome decisões informadas com mais rapidez, reduzindo o tempo e o esforço necessários para iterações de design.


Maior facilidade de uso da otimização baseada em gradiente (Adjoint)


Sensibilidade de supefície

Adjunto baseado em gradiente é um método de otimização poderoso. Mas nem sempre é benéfico calcular e avaliar o adjunto em toda a geometria. Restringir o cálculo de sensibilidades a áreas específicas de interesse exigiu uma atribuição trabalhosa a limites específicos.


A nova versão do Simcenter STAR-CCM+ 2406 introduz subgrupos por superfície para o cálculo de sensibilidades adjuntas, permitindo que você otimize componentes de projeto de forma mais eficaz ao calcular a sensibilidade da superfície somente quando necessário. Essa configuração evita avaliações adjuntas desnecessárias fora da região de interesse, tornando o fluxo de trabalho de otimização baseado em gradiente mais eficiente e fácil de usar.


Exploração imersiva de resultados através do zero Instale Realidade Virtual na web



Utilizar Realidade Virtual para simulações de CFD anteriormente exigia uma instalação local do Simcenter STAR-CCM+ Virtual Reality. Isso pode ser um desafio em ambientes de TI altamente restritivos, o que pode ser um motivo para não incorporar a tecnologia em novos fluxos de trabalho.


Agora, com o novo lançamento do Simcenter STAR-CCM+ 2406, a exploração de Realidade Virtual pode ser acionada a partir do Simcenter STAR-CCM+ Web Viewer com um único clique. Isso permite que você entenda melhor seus resultados a qualquer hora, em qualquer lugar, sem instalação. Você pode facilmente entrar na Cena diretamente do navegador e fazer a transição perfeita para a Realidade Virtual, aprimorando a compreensão e compartilhando insights de forma mais eficaz.


Maior eficiência na manipulação e anulação de corpos instanciados



Manipular explicitamente corpos instanciados no modelador 3D-CAD incorporado do Simcenter STAR-CCM+ pode forçá-lo a executar etapas repetitivas e ineficientes de preparação de geometria, além de representar o risco de se tornar um gargalo de memória.


O desafio resultante de manipular eficientemente corpos instanciados é enfrentado com a nova versão do Simcenter STAR-CCM+ 2406 usando informações de instância CAD pré-existentes para criar instâncias do corpo original. Essa abordagem garante que as modificações aplicadas a qualquer instância possam ser propagadas para todas as instâncias, incluindo recursos de reparo, comandos de esboço e operações de corpo. Isso resulta na redução do consumo de memória proporcional ao número de instâncias dentro da geometria, tornando o processo mais eficiente para você.


Captura de camada limite mais eficiente com o Adaptive Mesh Refinement (AMR)


Refinamento de malha adaptável

O refinamento de malha adaptável (AMR) oferece vários benefícios, entre os quais estão maior precisão, eficiência e escalabilidade aprimoradas, bem como uso reduzido de memória. No entanto, com o refinamento isotrópico da camada prismática, o AMR pode resultar em números desnecessariamente grandes de células dentro da camada prismática e do domínio interno. Isso representa uma penalidade desnecessária no tempo de execução sem adicionar nenhum benefício em termos de maior precisão ou estabilidade.


Para resolver isso, a nova versão do Simcenter STAR-CCM+ 2406 agora suporta refinamento anisotrópico da camada prismática durante AMR. Essa estratégia de refinamento reduz o número geral de células, resultando em tempos de simulação mais rápidos. Você se beneficia de alta flexibilidade com suporte para estratégias de refinamento isotrópico, tangencial, normal e baseado em critérios, garantindo captura de camada limite mais eficiente sem comprometer a precisão.


Enfrente simulações complexas de helicópteros com mais facilidade



O projeto de aeronaves rotativas apresenta desafios significativos devido à complexidade de analisar e prever campos de fluxo em condições de ajuste instáveis.


A nova opção de corte usando o método de elemento de lâmina no Simcenter STAR-CCM+ 2406 fornece uma solução rápida e de média fidelidade para analisar esses campos de fluxo instáveis ​​durante as operações de corte. Ao incorporar esse método, você pode agilizar o fluxo de trabalho, eliminando a necessidade de ajustes manuais após cada execução, o que encurta o processo geral de simulação. O resultado é um tempo de resposta mais rápido em comparação com a abordagem tradicional de movimento de corpo rígido (RBM), permitindo que você obtenha resultados confiáveis ​​rapidamente. A nova versão permite que você enfrente simulações complexas de aeronaves com rotor com mais facilidade.


Beneficie-se da simulação escalável e mais rápida do movimento de corpo rígido


Gráfico de movimento de corpo rígido

Aplicações que envolvem movimento de corpo rígido (RBM), como aerodinâmica instável de veículos e resfriamento de motores elétricos, geralmente dependem de interfaces de malha deslizantes, que podem exigir muito do ponto de vista computacional e limitar o desempenho em grandes contagens de núcleos.


O novo intersetor baseado em métricas no Simcenter STAR-CCM+ 2406 oferece uma solução para esse desafio ao fornecer um cálculo de interseção de interface mais rápido e escalável.


Ao empregar essa abordagem inovadora de computação de interseção de interface, você pode obter desempenho aprimorado e tempos de resposta mais rápidos para simulações complexas envolvendo grandes interfaces.


Execute simulações de gerenciamento térmico de veículos aceleradas por GPU e supercarregadas por fluxo de trabalho


Comparação no tempo de execução

A redução de 8x no tempo de execução é avaliada comparando uma solução de CPU em 128 AMD EPYC 7532s com uma solução de GPU em 4 e 8 placas NVIDIA A100.


Aplicações de Transferência de Calor Conjugada (CHT), como Gerenciamento Térmico de Veículo (VTM) completo, exigem computações intensivas, particularmente quando modelos de radiação são empregados. Em tais estudos, todas as partes sólidas do veículo (10k+ em configurações modernas) devem ser modeladas em detalhes para garantir que nenhum componente superaqueça durante uma ampla gama de condições operacionais. Propriedades de superfície, como emissividade, de cada parte sólida desempenham um papel fundamental na precisão das simulações.


O Simcenter STAR-CCM+ 2406 introduz um modelo de radiação Surface to Surface (S2S) nativo de GPU, bem como um fluxo de trabalho completamente revisado para armazenar e inserir propriedades de superfície. O modelo S2S nativo de GPU acelera VTM e outras simulações CHT, fornecendo soluções equivalentes de CPU ao manter uma base de código unificada. O novo fluxo de trabalho de propriedade de superfície reduz drasticamente o tempo de pré-processamento de arquivos de simulação com milhares de sólidos por meio de melhor integração com bancos de dados de materiais e modelos.


Ao utilizar o poder das GPUs e as funcionalidades nativas de automação, você pode obter reduções significativas no processo de simulação de ponta a ponta, tornando possível executar análises térmicas detalhadas de forma mais eficiente. Esses avanços não apenas aceleram seus processos de simulação, mas também garantem que os resultados sejam consistentes e confiáveis, independentemente do hardware usado.


Aproveite mais solvers e recursos portados para GPUs


Solvers e recursos para GPUs

Além disso, foram transferidos vários solvers e recursos para GPUs para ampliar a gama de aplicações que se beneficiam da GPU.


O Simcenter STAR-CCM+ 2406 agora permite a inicialização do sequenciamento de grade nativo da GPU, o que acelera a aerodinâmica do veículo em estado estável. A transferência do modelo de deslizamento parcial e isotérmico de fluido segregado para GPUs permite que você execute fluxos rarefeitos de forma mais eficiente. Por fim, qualquer tipo de simulação se beneficiará do monitoramento de peças derivadas nativas da GPU.


Com essas melhorias, você pode executar simulações no hardware que melhor se adapta às suas necessidades de negócios e projetos, além de oferecer uma transição perfeita entre GPUs e CPUs e garantir resultados consistentes por meio de uma base de código unificada.


Escolha entre mais opções de hardware para aceleração nativa de GPU


Expansão das opções de hardware

Da mesma forma, estão sendo expandidas as opções de hardware. Na versão Simcenter STAR-CCM+ 2402, a primeira funcionalidade de GPU AMD foi introduzida, para acompanhar a funcionalidade de GPU NVIDIA, com a capacidade de rodar em GPUs AMD Instinct™ série MI200,


Com o novo lançamento do Simcenter STAR-CCM+ 2406, o suporte foi expandido para incluir AMD Instinct MI300X e Radeon™ Pro W7x00. Esta extensão fornece a você ainda mais flexibilidade e acesso à aceleração nativa de GPU, oferecendo um aumento de desempenho com boa relação custo-benefício ao oferecer suporte a GPUs de alto desempenho de ponta e placas gráficas estilo workstation.


Execute uma gama expandida de aplicativos com SPH



A tecnologia Smoothed-Particle Hydrodynamics (SPH) é um método alternativo poderoso para modelar fluxos transientes complexos com fluxos de superfície livre altamente dinâmicos. Embora a introdução do SPH no Simcenter STAR-CCM+ 2402 ofereça acesso integrado a esse método juntamente com a abordagem tradicional baseada em malha, o primeiro lançamento foi limitado na gama de aplicações. Para cobrir mais aplicações, os recursos do SPH estão sendo expandidos continuamente.


Com o novo lançamento do Simcenter STAR-CCM+ 2406, aplicações com injeções de líquido para SPH agora são habilitadas através do suporte de condições de contorno de entrada para partículas SPH. Isso expande o conjunto de aplicações cobertas pelo SPH para incluir escoamento de água de veículos e lubrificação de trem de força com injeção de jato de óleo. Isso aumenta a versatilidade do SPH dentro do Simcenter STAR-CCM+ e expande suas opções para modelar fluxos altamente dinâmicos com o método mais adequado de dentro de um único ambiente de simulação.


Aproveite a inteligência de automação de simulação estendida



Implementar scripts Java para automatizar fluxos de trabalho CFD complexos, embora poderosos e flexíveis, pode ser desafiador de manter e atualizar.


No Simcenter STAR-CCM+ 2406, está sendo expandida a automação de simulação nativa para dar suporte a várias configurações de física e fluxos de trabalho ainda mais complexos em uma única simulação. Dois novos recursos oferecem suporte para seleção de modelo de turbulência em Estágios e sequências de Operações de Simulação aninhadas. Isso significa que você pode automatizar facilmente fluxos de trabalho RANS para DES e inicializar de forma robusta simulações supersônicas e hipersônicas aeroespaciais usando um fluxo de trabalho Inviscid para RANS totalmente automatizado, tudo com um continuum de física e sem necessidade de script Java. As operações de Simulação aninhadas facilitam o gerenciamento, a manutenção e a solução de problemas de sequências de simulação complexas, aumentando a confiabilidade e a eficiência de seus fluxos de trabalho. Isso também permite que você crie um único modelo de simulação para vários cenários, reduzindo a necessidade de intervenção manual e script. Esses novos recursos ajudam você a criar e executar rapidamente fluxos de trabalho automatizados sofisticados, melhorando a produtividade e garantindo a consistência em diferentes projetos de simulação.


 

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