Le shell multistrato del software Ansys 15.0 consentono di modellare la conduzione del calore su più strati dello stesso materiale o di materiali diversi in contatto fra loro, senza la necessità di di usare una mesh di volume per superfici molto sottili.

Ansys porta chiarezza e conoscenza per le più pressanti sfide di design attraverso simulazioni veloci, affidabili e accurate. La tecnologia Ansys consente alle aziende di tutti i settori di prevedere con certezza il funzionamento dei loro prodotti nel mondo reale. I clienti si affidano al software Ansys per garantire l’integrità di prodotto e il successo tramite l’innovazione. Grazie a più veloci tecnologie di pre-processing, solver e ottimizzazione, gli utenti che si avvalgono della release 15.0 di Ansys per la simulazione fluidodinamica sono oggi in grado di rispettare scadenze di sviluppo ancor più stringenti e ridurre ulteriormente il time to market. Le nuove funzionalità della versione 15.0, rilasciata a fine 2013, offrono agli utenti una vasta gamma di vantaggi sull’intero portfolio di prodotti.

di Eleonora Dolce

Fondata nel 1970, Ansys ha un organico di oltre 2.500 professionisti, molti dei quali esperti in settori quali l’analisi agli elementi finiti, fluidodinamica, elettronica ed elettromagnetica e ottimizzazione di progetto. Con sede a Canonsburg, Pennsylvania, U.S.A. e uffici in 70 paesi, Ansys Inc. opera con il supporto di partner in oltre 40 paesi. L’azienda è presente in Italia con due uffici a Milano e Roma.
Da sempre la società presta particolare attenzione, release dopo release, a incrementare la velocità di calcolo senza sacrificare, anzi andando addirittura a migliorare, l’accuratezza dei risultati. L’obiettivo è permettere di svolgere più simulazioni possibili per rispettare i tempi di sviluppo ed essere certi di come il prodotto si comporterà nel mondo reale, una volta costruito e venduto ad un cliente. La necessità di tali avanzamenti è legata anche all’aumento della complessità dei prodotti che può mettere in difficoltà il progettista e che, per essere trattata opportunamente, richiede software in grado di gestire facilmente geometrie elaborate, dalle dimensioni sempre più grandi, e problemi di fisica sempre più complicati.

OTTIMIZZAZIONI INTELLIGENTI
Grazie a tecnologie di ottimizzazione intelligenti, velocità del solver più elevata, scalabilità parallela senza precedenti, interfacce intuitive, meshing parallelo, gli utilizzatori di Ansys 15.0 (www.ansys.com/ansys15.0) per la fluidodinamica sono in grado di progettare nuovi prodotti, gestendone l’accresciuta complessità in modo più veloce e più semplice rispetto al passato.
Le principali innovazioni di fluidodinamica presenti nella versione 15.0 sono riportate di seguito. L’ottimizzazione è resa più rapida grazie ad un migliorato adjoint solver, capace di supportare problemi di dimensioni sempre più grandi, con mesh fino a 30 milioni di celle. La funzionalità chiave dell’equazione di energia aggiunta è stata implementata in modo che le funzioni possano essere definite come integrali di flussi di calore e temperatura, tra cui medie e varianze, con il risultato che l’adjoint solver può essere ora utilizzato per problemi in cui la massimizzazione di scambio termico o la riduzione delle perdite di calore rappresenta un obiettivo di progettazione chiave.
Ansys 15.0 offre numerosi miglioramenti per quanto riguarda la velocità del solutore. Ad esempio, le simulazioni di fluidi immiscibili utilizzando il modello volume-of-fluid ora sono più veloci del 36%. Le simulazioni di flussi multifase Euleriani non stazionarie sono state accelerate grazie all’utilizzo del time-stepping adattivo. La riduzione dinamica del meccanismo di combustione può portare a simulazioni fino a sette volte più veloci con meccanismi chimici più ampi.
La simulazione di flussi con scambio di calore è stata ottimizzata in diversi modi: in Ansys 15.0 è possibile modellare la conduzione di calore in shell multistrato semplificando notevolmente le simulazioni di gestione termica e velocizzando i flussi di lavoro. Si evita così la necessità di usare una mesh di volume per superfici molto sottili. È possibile ora modellare inoltre la conducibilità termica anisotropica anche per materiali solidi. Il modello di radiazione surface-to-surface supporta mesh non conformi consentendo una maggiore flessibilità nella generazione della griglia di grandi volumi di fluido insieme a sottili strutture fabbricate, accelerando in questo modo il tempo di soluzione.
I continui miglioramenti della scalabilità e robustezza in Ansys 15.0 grazie all’uso del HPC-High-Performance Computing consentono agli ingegneri di aumentare la velocità di simulazione. Un set di risultati di benchmark ha dimostrato una crescita dell’efficienza di scalabilità dell’80% anche per solo 10.000 celle per core, ovvero un miglioramento di tre volte rispetto alle versioni precedenti. Ansys 15.0 riduce anche il tempo necessario per leggere un file di simulazione e avviare la simulazione su grandi cluster HPC, passando – in alcuni casi – da 30 min a 30 s. Inoltre, un esempio di benchmark relativo alla simulazione di flusso con un grande numero di particelle ha mostrato un 80% di efficienza parallela su 6.000 core di calcolo utilizzando Ansys Fluent®. Grazie agli sforzi per migliorare la scalabilità di Ansys CFX® su un più ampio numero di core, le applicazioni per le turbomacchine vengono accelerate in modo significativo. Inoltre le GPU-Grafic Processing Unit possono essere utilizzate con il solver AMG pressure-based accoppiato di Ansys Fluent, con risultati che evidenziano un aumento di velocità fino a 2,5 volte.

Interazione fluido-struttura (FSI) termica bidirezionale con Ansys Fluent e Ansys Mechanical tramite accoppiamento di sistema.

SIMULAZIONI MULTIFISICHE
“Grazie alla velocità, unita alla impareggiabile scalabilità delle soluzioni di simulazione fluidodinamica di Ansys su cluster di computer ad alte prestazioni, siamo in grado di valutare rapidamente e con precisione le prestazioni di un gran numero di progetti”, ha affermato Rob Rowsell di Wirth Research.
Le simulazioni multifisiche sono più facili da configurare e gestire grazie alla possibilità di interazione  bidirezionale termica tra Ansys Fluent e Ansys Mechanical attraverso l’uso del “system coupling”. Questa soluzione automatizza completamente simulazioni che in precedenza richiedevano molto tempo per setup ed esecuzione.
Grazie all’introduzione di avanzati strumenti diagnostici e di riparazione che guidano l’utente alle prese con problemi di geometria, è ora molto più rapido il pre-processing di complesse geometrie CAD. Problemi geometrici quali buchi o falle vengono rilevati automaticamente e possono essere rapidamente risolti con un semplice intervento manuale. Tutti i metodi di meshing evidenziano significativi miglioramenti relativi a velocità e utilizzo della memoria. Inoltre, il meshing parallelo garantisce una riduzione notevole dei tempi di generazione della stessa. Ad esempio, per una mesh di 42 milioni di celle, il tempo viene ridotto fino a 7,4 volte utilizzando più processori.
Ansys 15.0 contiene molte funzionalità aggiuntive tutte da scoprire in www.ansys.com/ansys15.0 e, per maggiori informazioni è possibile visitare il blog o la serie di webinar relativi ad Ansys 15.0. 

Il solutore adjoint di Ansys può gestire problemi fino a 30 milioni di celle. La funzionalità chiave dell’equazione di energia è stata implementata in modo tale che gli elementi osservabili possano essere definiti sotto forma di vari integrali del flusso termico e della temperatura, tenendo conto di medie e varianze.