20.04.2022 – Kategorie: Konstruktion & Engineering

Multiphysiksimulation: Optimierte CFD-Solver für höhere Präzision

CFD-Solver in Cadence Fidelity CFD SoftwareQuelle: Cadence Design Systems

Fidelity CFD, eine neue Lösung für die Multiphysiksimulation, bietet unter anderem spezialisierte CFD-Solver und eine optimierte Vernetzung.

  • Simulationsspezialist Cadence Design Systems stellt Fidelity CFD vor, eine neue Lösung für die Multiphysiksimulation
  • Ein vereinheitlichter Workflow integriert die Technologien der kürzlich erworbenen Numeca-Lösungen und von Pointwise für die Vernetzung.
  • Neuartige CFD-Solver sollen eine bis zu 10-fach höhere Genauigkeit als Standard-Solver liefern.

Die neue, massiv parallele Architektur von Fidelity CFD, einer Lösung für die Multiphysiksimulation von Cadence, soll die Durchlaufzeit komplexer CFD-Analysen von Wochen auf einen Tag oder weniger reduzieren. Davon profitieren die Luft- und Raumfahrt, der Automobilbau, die Verteidigung, die Schifffahrt und der Turbomaschinenbau. Fidelity CFD beschleunigt zudem die Vernetzung der Pointwise-Lösung, die in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz kommt, um bis zu Faktor 3. Die Software enthält einen CFD-Solver, der sich durch numerische Berechnungen höherer Ordnung, skalenauflösende Simulationen und Hardwarebeschleunigung auszeichnet. Zusammen steigern diese Funktionen die Leistung und verkürzen die Durchlaufzeit, ohne dass dabei die Genauigkeit leidet.

Spezialisierte CFD-Solver, komplexe Berechnungen und Hardwarebeschleunigung

Aufbauend auf dem Fachwissen und der Technologie, die durch die Akquisitionen von Numeca und Pointwise gewonnen wurden, und der Erfahrung mit Berechnungssoftware, vereint Fidelity CFD Technologien, die ein CFD-Ingenieur benötigt, um die Leistung von Multiphysiksystemen in einem optimierten Arbeitsablauf zu simulieren.

Fidelity CFD enthält mehrere spezialisierte CFD-Solver für Anwendungen in der Schifffahrt und in Turbomaschinen sowie Allzweck-Solver für eine breite Palette von Strömungsarten. Mit Fidelity CFD können Ingenieure Windgeräusche an Straßenfahrzeugen bekämpfen, den Flugbereich von Flugzeugen der nächsten Generation erweitern, die von Wind- und Gasturbinen erzeugte Leistung optimieren und den Treibstoffverbrauch von Schiffen senken — und das alles bei gleichbleibend hoher Genauigkeit und reduzierter Durchlaufzeit. Von der vereinheitlichte Netzgenerierung mit Numeca und Pointwise profitiert bereits ein große Kunde aus der Luft- und Raumfahrt.

„Fidelity CFD verbessert die Leistung und Genauigkeit der Strömungsdynamik in allen vertikalen Industriezweigen erheblich“, ist sich Tom Beckley sicher, Senior Vice President und General Manager der Custom IC and PCB Group bei Cadence. „Für anspruchsvolle Anwendungen, die eine genaue Modellierung von Turbulenzen erfordern — einschließlich Automobil-, Turbomaschinen- und Luft- und Raumfahrtanwendungen — eröffnet der Strömungs-Solver der nächsten Generation der Fidelity CFD Software neue Möglichkeiten für Kunden, um schnell einen noch nie dagewesenen technischen Einblick in die Leistung ihrer Systeme zu erhalten.“

Luftwiderstand mit neuartigem CFD-Solver genauer vorhersagen

Fidelity CFD umfasst technische Neuheiten, die über die Grenzen herkömmlicher CFD-Solver hinausgehen. Der High-Order-Solver der Software mit seinen anspruchsvollen Simulationen von Strömungsturbulenzen hat gezeigt, dass er den Luftwiderstand eines Automobils bis zu 10-mal genauer vorhersagen kann als ein herkömmlicher CFD-Solver. Darüber hinaus kann die Durchlaufzeit für diese hochpräzisen Simulationen von Wochen auf einen Tag oder weniger reduziert werden.

Hervorzuheben ist außerdem die kombinierte Expertise der ehemaligen Numeca- und Pointwise-Teams bei der Vernetzung. Während Geometrie und Vernetzung bis zu 75 Prozent der Zeit eines CFD-Ingenieurs in Anspruch nehmen können, baut Fidelity CFD auf einer langen Tradition der Reduzierung der Durchlaufzeiten in diesen Bereichen auf. Während sich die Integration der Vernetzungstechnologien fortsetzt, entwickeln sich die einzelnen Software-Produkte weiter. Insbesondere Fidelity Pointwise Meshing beschleunigt die Technik zur Vernetzung des Strömungsfeldes bei zivilen und militärischen Flugzeugen und Trägerraketen um das bis zu Dreifache.

Optimierte Vernetzung

Die Vernetzungsfähigkeiten der Fidelity CFD-Software verbessern auch Anwendungen im Automobilbereich. „Wir haben uns für Numeca Autoseal und Hexpress als Standard-Workflow für das CFD-Preprocessing entschieden“, sagt Antoine Delacroix, Manager Vehicle Performance Engineering R&D bei Toyota Motor Europe. „Das hat es uns ermöglicht, die Gesamtvorlaufzeit und die Arbeitsstunden um 91 Prozent bzw. 97 Prozent zu reduzieren und dabei durchgängig hochwertige Netze mit hervorragender Schichtabdeckung zu liefern. Aufgrund des hohen Automatisierungs- und Standardisierungsgrades ist für die Erstellung eines Netzes aus CAD keine lange Einarbeitungszeit erforderlich. Seitdem das Team Teil von Cadence ist, hat es immer wieder wertvolle neue Lösungen geliefert. Uns gefällt die Integration all dieser Tools in Fidelity CFD, und wir freuen uns auf weitere Innovationen.“

America’s Cup: Rumpfdesign für hydrodynamische Effizienz

Fidelity CFD kann auch Wasserströmungen für Schiffsanwendungen berechnen, und wohl kaum eine Schiffsanwendung ist bekannter als das America’s Cup-Segelrennen. „Obwohl die AC75-Yachten die meiste Zeit über dem Wasser fliegen, haben wir bei der AC36 gesehen, dass das Rennen bereits in der Beschleunigungs- und Startphase entschieden werden kann“, sagt Dan Bernasconi, Technischer Direktor des America’s-Cup-Siegers Emirates Team New Zealand. „Ein Rumpfdesign, das für die hydrodynamische Effizienz in der Start- und Aufsetzphase optimiert ist, ist entscheidend für den Sieg im America’s Cup, und beim Emirates Team New Zealand verlassen wir uns auf den Fidelity Marine Solver von Cadence, um diese Leistung vorherzusagen. Fidelity Marine ist das führende Simulationswerkzeug für die hydrodynamische Modellierung von Schiffsrümpfen und bildet einen wichtigen Teil unserer Tool-Suite.“

Bild oben: Mit der Cadence Fidelity CFD Software können Ingenieure zum Beispiel Windgeräusche an Straßenfahrzeugen angehen, den Flugbereich von Flugzeugdesigns der nächsten Generation erweitern, die von Wind- und Gasturbinen erzeugte Leistung optimieren und den Treibstoffverbrauch von Schiffen senken. Bildquelle: Cadence Design Systems.

Weitere Informationen über Fidelity CFD: www.cadence.com/go/cfd.

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