HELYX ADD-ONS son módulos de extensión que contienen complementos de última generación para aumentar las capacidades de HELYX y ELEMENTS.
Cubre la optimización por el método adjunto, el análisis hidrodinámico para aplicaciones marinas, cálculo de flujo incompresible acoplados, los flujos avanzados de dos fases (VOF), el método de elemento Polyhedra (PEM) y la conversión CAD de ANSYS SpaceClaim.
ADJOINT
HELYX – Adjoint
Es un solucionador de CFD contiguo continuo para optimización de topología y forma desarrollado por ENGYS® basado en el extenso trabajo teórico del Dr. Carsten Othmer de Volkswagen AG, Corporate Research. La tecnología ha sido ampliamente probada y validada a través del uso productivo en aplicaciones de diseño de la vida real, que incluyen: aerodinámica externa del vehículo, flujos en cilindro, conductos de HVAC, componentes de turbomaquinaria, canales de enfriamiento de baterías, entre otros.
El solver puede entregar en una única solución de flujo sensibilidades de superficie y volumen con respecto a cualquier combinación de varios objetivos de diseño predefinidos y restricciones de objetivos, tales como: minimización de pérdidas de potencia, maximización de la uniformidad del flujo, minimización de la fuerza de arrastre, maximización de la eficiencia de la turbomaquinaria, la maximización de la velocidad de flujo, la ecualización del flujo dividido en múltiples salidas, etc.
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OPTIMIZACIÓN DE TOPOLOGÍA
Para la optimización de topología, las sensibilidades de volumen calculadas a partir del flujo medio se emplean para penalizar regiones «malas» del dominio de volumen existente para lograr un diseño óptimo. El interfaz de geometría se reduce automáticamente utilizando una aproximación avanzada level-set con condiciones de contorno de pared inmersa para aportar una superficie suave optimizada adecuada para la manipulación CAD o impresión / prototipado 3D.
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CARACTERÍSTICAS
Algunas características únicas que se proporcionan con HELYX-Adjoint incluyen:
- Single primal + Adjoint solver execution: reduce los tiempos de configuración y simulación.
- Requisitos similares de memoria y hardware para las simulaciones de flujo estándar: optimice los modelos grandes (más de 100 millones de células) sin limitaciones.
- Compatible con HELYX-GUI: para simplificar la facilidad de uso.
- Optimización multiobjetivo con restricciones: optimice cualquier modelo utilizando múltiples objetivos y limitaciones al mismo tiempo.
- 2nd order adjoint convection: para una precisión numérica mejorada.
- Sensibilidades calculadas a partir de cálculos primarios RANS y DES / LES: para aprovechar las soluciones de flujo transitorio y de estado estacionario.
COUPLED
HELYX – Coupled
Es un módulo de extensión para HELYX y ELEMENTS que cuenta con un solver acoplado en bloques completamente implícito basado en presión y desarrollado originalmente por el Prof. L. Mangani (Universidad de Lucerna de Ciencias Aplicadas y Artes) y el Prof. M. Darwish (Universidad Americana de Beirut).
La tecnología del solver acoplado en HELYX-Coupled ha sido ampliamente probada y validada para simular turbomaquinaria y otros componentes rotativos que operan con bajo número de Mach, tales como: bombas, ventiladores, sopladores, turbinas de viento y agua, etc.
El mismo método puede aplicarse a una gama más amplia de aplicaciones de flujo isotérmico monofásico e incompresible para aprovechar al máximo la velocidad, la precisión y la solidez mejoradas del solver, en particular para la aerodinámica externa de los vehículos de carreras y los flujos turbulentos internos.
Mientras que los solver de tipos segregados estándar hacen uso de algoritmos de corrección de presión para lograr una solución convergente, HELYX-Coupled resuelve las ecuaciones de continuidad e impulso simultáneamente para ofrecer velocidades de convergencia hasta 10 veces más rápidas. HELYX-Coupled también muestra una escala lineal con número de celdas y una excelente eficiencia en los sistemas HPC, lo que lo hace comparable en términos de rendimiento, a los mejores solvers comerciales de CFDs del mercado.
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CARACTERÍSTICAS
El complemento de solver acoplado es totalmente compatible con HELYX-GUI e incorpora las siguientes características como estándar:
- Flujo constante y transitorio.
- Marco de referencia múltiple (MFR) y movimiento de malla con interfaces de malla arbitraria (AMI).
- Regiones de medios porosos
- Block- coupled GAMG solver
- Block- coupled pre-conditioning
- Block- coupled turbulence models
PEM
HELYX – PEM
Es un solver especializado para HELYX y desarrollado por ENGYS para simular grandes cantidades de objetos sólidos en movimiento.
El solver está basado en el Método del Elemento Poliédrico (PEM) para proporcionar un marco numérico preciso y robusto y aproximarse al comportamiento dinámico de sólidos con formas complejas utilizando un eficiente enfoque geométrico.
El Método de Elementos Poliédricos es una alternativa eficiente al Método de Elementos Discretos (DEM).
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PEM VS. DEM
A diferencia de los métodos basados en puntos como el Método de Elemento Discreto (DEM), también empleado para resolver este tipo de problemas, el enfoque PEM face-basic elimina la mayoría de las limitaciones encontradas con el DEM en términos de falta de resolución geométrica, comportamiento dinámico deficiente y velocidades de convergencia lentas. El PEM ha sido optimizado para ejecutarse en GPU habilitadas por CUDA para proporcionar soluciones casi en tiempo real.
La geometría final compactada con todos los sólidos se puede exportar como faceted data para que se malle en HELYX. Esto simplifica en gran medida la preparación de casos para resolver flujos complejos en el espacio de volumen libre disponible entre los sólidos, por ejemplo cuando se modela el flujo entre partículas sólidas de catalizador en reactores packed-bed.
El add-on HELYX-PEM es un producto versátil con una amplia gama de aplicaciones en varios sectores industriales, por ejemplo:
- Químico: problemas de empaquetado de catalizador / partículas.
- Energía: carga de carbón previo al machaqueo.
- Minería: predicción del desgaste de la pala hidráulica por impactos de roca.
- Marina: Simular contenedores en buques de carga durante el movimiento del mismo.
MARINA
HELYX – Marina
Es un módulo de extensión para HELYX® desarrollado por ENGYS® junto con el Prof. Kevin Maki del Departamento de Arquitectura Naval e Ingeniería Marina de la Universidad de Michigan. El módulo incorpora un conjunto completo de solvers CFD y herramientas de simulación para cubrir los principales aspectos del análisis hidrodinámico y la optimización del diseño de aplicaciones navales y marítimas.
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RESISTENCIA EN AGUAS EN CALMA
El solver rápido especializado para el cálculo de la resistencia de los cascos de barco en aguas tranquilas de HELYX-Marine, presenta un método único que combina una solución de flujo viscoso RANS de estado estacionario en las proximidades del casco con una condición de límite especializado para modelar la elevación en la superficie libre.
Este método es adecuado para números bajos de Froude y cascos de cuerpo delgado, para los cuales se ha demostrado que ofrece resultados precisos para la resistencia a la presión y al casco viscoso hasta 100 veces más rápido que el enfoque multifuncional VOF más tradicional. Las velocidades de convergencia mejoradas con este solver lo hacen ideal para realizar la optimización automática de la forma del casco utilizando morphing de superficie paramétrica.
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CARACTERÍSTICAS
Las siguientes funciones se incluyen de forma estándar con el módulo complementario HELYX-Marine:
- Fast steady-state resistance solver: para la predicción de resistencia de casco de barco en aguas tranquilas con soporte para cálculos de hundimiento y trimado.
- Transient 6DoF rigid-body motion solver: para el análisis marino, el hundimiento dinámico y el ajuste y los cálculos de la resistencia añadida.
- MRF and body-force models: para simular los efectos de la hélice en condiciones de estado estacionario.
- Self-propulsion model: para simular la hélice en movimiento transitorio utilizando una velocidad fija o velocidad variable a través del sistema de control PID.
- Modelos de olas regulares e irregulares: para condiciones marinas realistas.
- Completamente compatible con HELYX-GUI: para simplificar la facilidad de uso.
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ANÁLISIS DE LA CONSERVACIÓN DEL MAR
Presenta dos solvers transitorios de movimiento de malla para diferentes aplicaciones.
El solver 5DoF es empleado para imitar una nave remolcada a una velocidad constante en el modelo basin by enforcing the surge motion, mientras que el solver 6DoF es empleado para predecir el movimiento de cuerpos flotantes en o cerca de la interfaz aire-agua.
El método 5DoF es particularmente adecuado para simular condiciones de la marina con olas y propulsión, hundimiento dinámico y ajuste y resistencia adicional en las olas. Con la introducción de los modelos de autopropulsión y el movimiento relativo de la malla en la versión posterior de HELYX, también será posible utilizar el solver 6DoF para introducir el control de movimiento y el seguimiento dinámico para simular las características de maniobra.