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Simcenter STAR-CCM+ 2402 새로운 기능 및 개선사항

안녕하세요, 델타이에스입니다.

Simcenter STAR-CCM+ 의 신규 버전(2402)을 아래와 같이 소개 드립니다.

 

 

복잡성 모델링

더욱 빠르고 정확한 산업용 축방향 터보 기계 시뮬레이션 실행



다면체 격자를 사용하여 터보기계 블레이드 필렛의 격자를 짜게 되면 셀 수가 생각보다 더 많아집니다. 이는 필연적으로 터보기계 공기역학 시뮬레이션의 실행 시간을 증가시킵니다.


2402 버전에서는 터보 기계 격자(블레이드 필렛) 을 지원하고 있어 산업용 축방향 기계 공기역학 성능 시뮬레이션을 더 빠르게 실행할 수 있습니다. 다면체 격자에 비해 개선된 격자 품질 및 셀 개수가 감소되었고, 블레이드 표면 입력의 일부로 필렛이 자동 감지되며, 허브 및 슈라우드 블레이드 필렛을 지원합니다. 유동정렬 구조화 셀 덕분에 정확도 또한 향상되었습니다.


유체-구조 상호작용(FSI) 동적 안정화



고도의 동적 유체 부하와 대규모 변형이 있는 강력한 양방향 커플드 FSI 응용 분야의 경우 CFD 시뮬레이션의 수렴과 안정성을 달성하기가 매우 어렵습니다.


Simcenter STAR-CCM+ 2402를 통해 우리는 고도의 동적인 유체 하중이 고체 구조의 대규모 변형으로 이어지는 복잡한 유체-구조-상호 작용 시뮬레이션을 정확하게 가능하게 하는 일련의 새로운 기능을 소개합니다. 새로운 동적 FSI 안정화 방법은 단일 매개변수를 통해 시뮬레이션을 효과적으로 제어하는 동시에 고체 응력 로드 단계 솔버와 완벽하게 호환됩니다.


그리고 2차 시간 적분으로 FSI 인터페이스 전반에 걸쳐 운동학적으로 일관된 적분을 통해 최소한의 수치적 에너지 소산을 요구하는 강력한 양방향 커플드 FSI 응용 분야에 대한 견고성이 향상되었습니다. 이제 고체 응력(신규) 및 유체 솔버에서 고체 응력 솔버의 2차 역방향 미분(BDF2) 시간 적분 사용이 가능합니다.


이 차세대 유체 구조 상호 작용(FSI) 모델링은 고밀도 유체가 매우 유연한 고체 구조와 상호작용하는 FSI 응용 분야에 대한 장벽을 낮춥니다.



참여 매체에 방사선과 관련된 애플리케이션 활성화


식품 및 음료, 의료, 공정 산업 또는 적층 제조 분야의 많은 응용 분야는 가공된 재료와 방사선의 체적 상호 작용에 크게 의존합니다. 따라서 CFD 시뮬레이션으로 이러한 시나리오를 해결하려면 참여 매체가 있을 때 방사선 흡수 및 산란에 대한 정확한 모델이 필요합니다.


Simcenter STAR-CCM+ 2402를 통해 우리는 기존의 Surface Photon Monte Carlo SPMC 모델(표면 간 복사만 고려하고 참여/체적 효과는 무시함)을 완전한 VPMC(체적 광자 몬테 카를로)로 확장하고 있습니다. 일반적으로 복사 전달 방정식을 푸는 통계적 방법인 PMC는 가장 정확한 해법 접근법 중 하나로 간주됩니다. VPMC 로의 확장을 통해 우리는 체적 및 표면 복사 모델링을 결합하여 훨씬 더 높은 충실도의 접근 방식을 제공합니다.


이를 통해 방사선이 참여 매체와 상호 작용할 때 방사선의 흡수 및 산란과 같은 복잡한 현상을 보다 정확하게 모델링할 수 있습니다. 방사선과 액체의 상호 작용을 포착하기 위해 VOF(Volume Of Fluids) 와 함께 실행할 수 있습니다 . Hybrid Volume-Surface Scheme 덕분에 사용자는 흡수 정확도가 필요한 영역에서만 VPMC를 효율적으로 사용하고 나머지는 Surface PMC로 유지할 수 있습니다. 또한 순수한 DOM(Discrete Ordinate Method) 솔루션에 비해 최대 37배의 놀라운 속도 향상이 가능합니다. VPMC는 가장 포괄적인 고충실도 접근 방식을 통해 방사선 모델링(DOM, Spherical Harmonics P1, Surface-to-Surface, SPMC)을 위한 Simcenter STAR-CCM+의 이미 풍부한 물리학 제품을 더욱 확장하고 있습니다.




가능성 탐색


디자인 탐색을 위한 제품간의 시너지 발휘


Simcenter STAR-CCM+ 2402를 통해 Teamcenter Simulation에 Design Manager 통합이 도입되었습니다. 통합 솔루션을 사용하면 설계 탐색 프로젝트에 영향을 미칠 수 있는 다른 엔지니어링 팀으로부터 형상 변경, 요구사항 변경, 매개변수 등에 대한 실시간 업데이트와 알림을 받을 수 있습니다.


통합 설계 관리자는 설계 탐색을 위한 Teamcenter 기능을 활용하여 팀의 출시 기간을 단축하는 데 도움이 됩니다. 팀 구성원은 Teamcenter에서 올바른 데이터에 직접 액세스하여 요구 사항과 결과 간의 추적성을 보장하고 프로젝트/제품 정보의 중앙 데이터베이스를 활용할 수 있습니다. Active Workspace의 내장형 연구 출시는 설계 탐색을 더욱 쉽게 이용하도록 지원하고 있습니다.




더 빠르게 이동


복잡한 형상에 대해 보다 빠른 표면 준비 수행



외부 공기 역학에서 CFD 엔지니어는 차량 외부 및 내부 부품에 프리즘 레이어를 효율적으로 배포하기 위해 노력해야 합니다. 기존 표면 복구 도구를 사용하여 낮은 y+ 표면과 높은 y+ 표면을 분할하는 것은 사용자 경험과 모델 복잡성에 따라 몇 시간 또는 며칠이 걸릴 수 있는 지루한 프로세스가 될 수 있습니다. 예를 들어 특정 경계에 대한 수량 보고 또는 경계 조건 지정이 필요한 경우 부품 표면 분할도 모든 연구에서 중요합니다.


Simcenter STAR-CCM+ 2402에서는 부품 표면 분할을 가속화하는 표면 수리용 대화형 분류 도구를 도입합니다. 이 기능에는 직관적인 사용자 인터페이스와 최첨단 알고리즘이 함께 제공되어 빠르고 효율적으로 분류하여 시간을 절약할 수 있습니다. 이 도구는 개별 부품이나 다양한 테셀레이션 수준을 가질 수 있는 부품 모음에 적용할 수 있습니다.


또한 이 도구를 사용하면 매크로를 기록하여 독특한 디자인 변형을 더욱 빠르게 분류할 수 있습니다. 따라서 외부 항공 시뮬레이션의 경우 격자 수는 물론 귀중한 표면 준비 시간도 절약할 수 있습니다. 이는 또한 최소한의 드래그 수 차이로 솔버 실행 시간을 단축시킵니다.



GPU 기반 가속을 위해 더 넓은 범위의 하드웨어에 액세스하여 더 빠르게 작업하세요.



CFD 시뮬레이션의 GPU 지원 가속의 이점은 의심의 여지가 없습니다. 동일한 수의 설계에 대해 시뮬레이션당 비용이 크게 낮아지고, 에너지 소비가 대폭 감소하며, 수천 개의 CPU 코어를 단일 GPU 노드로 교체할 수 있습니다. 그러나 현재까지 Simcenter STAR-CCM+의 GPU 지원 가속은 단일 GPU 하드웨어 공급업체에 묶여 있어 옵션이 제한되었습니다.


이제 Simcenter STAR-CCM+ 계산은 AMD GPU와 NVIDIA GPU 모두에서 수행될 수 있습니다.


이번 릴리스에서는 이제 AMD Instinct™ 200 시리즈(MI210, MI250, MI250X)의 GPU를 활용하여 CPU 또는 GPU 등 선택한 하드웨어에 관계없이 결과에 변함없는 일관성을 유지할 수 있습니다.


이를 통해 하드웨어 선택의 폭이 넓어지고 GPU 가속 CFD에 더 쉽게 액세스할 수 있으며 궁극적으로 CFD 결과를 최대한 효율적으로 얻을 수 있는 유연성이 향상됩니다.



GPU 기반 솔버를 사용하여 CHT 및 다중 시간 규모 시뮬레이션을 보다 효율적으로 실행



위에서 설명한 대로 GPU 가속 CFD 시뮬레이션은 비용 및 에너지 효율적인 방식으로 시뮬레이션을 실행할 수 있는 잠재력을 포함하여 다양한 이점을 제공합니다. GPU를 더 많은 모델, 즉 더 많은 애플리케이션으로 활용하는 기능을 확장하는 것이 근본적으로 중요합니다.


Simcenter STAR-CCM+ 2402는 GPU 기반 유체-고체 및/또는 고체-고체 암시적 및 명시적 매핑 접촉 인터페이스와 GPU 기반 다중 부품 솔리드 재료 특성 모델을 제공합니다. 이러한 향상된 기능을 통해 CHT(Conjugate Heat Transfer), VTM(Vehicle Thermal Management) 및 기타 다중 시간 규모 시뮬레이션을 GPU에서 실행할 수 있으며 관련된 모든 이점이 있습니다. 통합된 코드 베이스를 유지함으로써 CPU와 동등한 솔루션이 보장됩니다.


세그리게이티드 종 솔버와 커플링된 유동 및 에너지 솔버



반응 흐름과 관련된 응용 분야는 여러 산업 분야에서 찾아볼 수 있습니다. CFD 시뮬레이션은 높은 정확도로 화학 반응과 관련된 모든 측면을 다룰 수 있지만 비용이 듭니다. 일반적으로 완전히 결합된 흐름, 에너지 및 종 시뮬레이션은 계산적으로 매우 까다로울 수 있습니다. 따라서 Simcenter STAR-CCM+ 2402에서는 이제 완전히 결합된 흐름-에너지-종 접근 방식의 대안으로 결합 흐름 및 에너지 솔버와 함께 분리된 종 솔버를 사용할 수 있습니다.


분리된 방식으로 종 전송을 해결하면 전체 시스템의 계산 시간이 줄어들고 사용 사례에 따라 또는 더 정확하게는 관련된 종의 수에 따라 최대 10배까지 속도가 향상됩니다. 분리된 종 접근 방식을 사용하는 결합 흐름/에너지는 다중 종 시뮬레이션에 상당한 속도 향상을 제공할 수 있지만, 보다 복잡한 특정 반응 사례에는 완전한 결합 흐름/에너지 및 결합 종 접근 방식이 필요할 것으로 예상됩니다.



통합 유지


Simcenter STAR-CCM+에 SPH(다듬어진 입자 유체 역학) 통합



SPH(다듬어진 입자 유체 역학) 기술은 제트 및 스플래시를 포함한 매우 동적인 자유 표면 흐름이 있는 복잡한 과도 흐름을 모델링하는 매우 강력하고 빠른 대체 방법입니다. 그러나 SPH 및 메시 기반 CFD용 독립형 도구를 사용하면 사용자와 엔지니어링 팀이 먼저 도구를 선택하고 결국 정확한 시뮬레이션 요구 사항에 따라 다양한 도구를 사용할 수 있습니다.


Simcenter STAR-CCM+ 2402에서는 플랫폼에 완전히 통합된 SPH 솔버의 첫 번째 버전을 출시하여 동일한 도구에서 SPH 및 격자 기반 시뮬레이션을 모두 실행할 수 있습니다. SPH에서는 공간 격자가 필요하지 않으므로 접촉 및 복잡한 형상이 있는 경우에도 복잡한 바디 모션을 빠르게 처리할 수 있습니다. Simcenter STAR-CCM+와의 통합을 통해 CFD 시뮬레이션 플랫폼인 Simcenter STAR-CCM+의 강력한 기능을 즉시 활용할 수 있습니다.


통합을 통해 궁극적으로 단일 환경에서 다양한 유형의 다상 응용 프로그램을 실행할 수 있으며 VOF 또는 MMP와 같은 확립된 유한 용량 방법을 넘어 신속한 메시프리 SPH 방법까지 선택 범위가 확장됩니다. 추가 CFD 소프트웨어 도구를 배우고 유지 관리할 필요 없이 이 모든 것이 가능합니다. 이번 첫 번째 릴리스에서는 SPH 기술을 사용한 오잉 배스 적용을 통해 파워트레인 윤활 처리 시간을 대폭 단축할 수 있습니다.


** SPH 솔버를 실행 하려면 추가 모듈이 필요합니다.


원본 : 지멘스 블로그

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