Design Manager Project dla Simcenter STAR CCM+

Podczas obliczeń CFD przeprowadzenie jednej poprawnej symulacji często nie daje odpowiedzi na pytanie, czy układ został zaprojektowany w sposób optymalny lub jak wygląda charakterystyka pracy tego urządzenia dla różnych warunków pracy. W celu znalezienia odpowiedzi na te pytania zmuszeni jesteśmy przeprowadzić wiele praktycznie identycznych symulacji dla różnych możliwości geometrycznych modelu lub warunków brzegowych i w ramach Post Processingu odczytać i obrobić dane w sposób manualny. Tymczasem, system Simcenter STAR CCM+ został wyposażony w narzędzie do Design Manager Project, które umożliwia zautomatyzowane podejście do prowadzenia badań. Badania prowadzone w trakcie projektu mogą obejmować zarówno ocenę wydajności, jak i umożliwią jego optymalizację poprzez zautomatyzowane poszukiwanie najlepszego rozwiązania spełniającego założone kryteria.

Rozwój i doskonalenie większości produktów inżynieryjnych wynika z systematycznej analizy parametrów wpływających na wykonanie produktu, które można powiązać z jego podstawowymi właściwościami operacyjnymi i wiąże się z mierzalnymi wielkościami, takimi jak: waga, rozmiar lub opór. Proces identyfikowania kluczowych parametrów i dostosowywania ich wartości oczekiwanych zwykle wymaga dużej liczby iteracji projektowych. To podejście pozwala konstruktorowi odpowiedzieć na przykładowe pytania:

• Jak mogę zmniejszyć opór samochodu, zmieniając położenie lusterek bocznych?
• Jaki wpływ ma promień zgięcia na spadek ciśnienia w rurze?
• Jak mogę zmniejszyć masę radiatorów w urządzeniu elektronicznym, a także poprawić szybkość chłodzenia?

Proces prowadzenia projektu obejmuje dwie główne kategorie: ocenę wydajności i optymalizację projektu. Badanie oceny wydajności prowadzi produkt przez wstępnie zdefiniowany zestawu warunków, tak aby zrozumieć wpływ kluczowych parametrów na wykonanie produktu. W badaniu optymalizacji danego rozwiązania algorytm optymalizacji automatycznie określa warunki wejściowe w celu ulepszenia produktu w odniesieniu do określonego celu. Ponieważ te dwie kategorie dostarczają różnego rodzaju informacji, powoduje to że konstruktywny i wydajny proces eksploracji projektu jest zwykle kombinacją obu.

Design Manager w Simcenter STAR-CCM + pozwala zautomatyzować proces prowadzenia projektu dla danego produktu. W celu oceny wydajności oraz badań optymalizacji, Design Manager kontroluje wykonanie odpowiednich symulacji w Simcenter STAR-CCM +.

Poniższy schemat przedstawia przegląd procesu eksploracji projektu w Simcenter STAR-CCM +:

Punktem wyjścia dla każdego zagadnienia badanego w Simcenter STAR-CCM + jest plik symulacji skonfigurowany w celu zapewnienia niezbędnych danych wejściowych i wyjściowych, dla których definiujesz następujące elementy:

• Projekt i parametry globalne, które Menedżer projektu może modyfikować.
• Raporty, które wyodrębniają wyniki symulacji oraz definiują cele i ograniczenia inżynierskie.
• Obrazy i wykresy do analizy projektu.

W Design Manager odczytujesz te obiekty i udostępniasz je dla badania projektu. Obecnie dostępne są następujące rodzaje rozważań projektowych:

• Dla oceny wydajności: analiza i przegląd parametrów
• Dla optymalizacji projektu: optymalizacja jednego celu, optymalizacja wielu celów (Pareto), DOE (projektowanie eksperymentów), analiza stochastyczna

Niezależnie od rodzaju badania, Design Manager obsługuje wiele zadań projektowych w jednym projekcie Design Manager. W ten sposób Design Manager pozwala w pełni zautomatyzować sekwencyjny przebieg zadań projektowych, w których wyniki jednego badania określają przestrzeń projektową następnego badania.

Design Manager zapewnia różne ustawienia dla kontroli przebiegu projektu i zasobów obliczeniowych. Studium projektowania może uruchamiać zadania sekwencyjnie lub równolegle, szeregowo lub równolegle, na komputerze lokalnym lub w klastrze o wysokiej wydajności. Podczas uruchamiania określonego projektu Design Manager zarządza Simcenter STAR-CCM + w trybie wsadowym i modyfikuje odpowiednie ustawienia symulacji, a po zakończeniu projektu rejestruje wyniki. Post Processing zastosowany dla Design Manager umożliwia analizę wyników badań w postaci:

• Tabel wyjściowych zawierające projekty i ich szczegół z możliwością ich filtrowania.
• Obrazy do wizualnych porównań różnych projektów.
• Wykresy, które wizualizują wyniki obejmujące wiele przypadków, w tym wykresy zmiennych uzyskane w całej historii projektu.

Tak przygotowane narzędzie jest doskonałym instrumentem poszukiwania nowych rozwiązań i optymalizacji wyrobu, zapewniając pełną kontrolę nad uzyskanymi wynikami w jednym środowisku obliczeniowym.

Autor: Wojciech Plutecki