Компания Software Cradle (Осака, Япония) вошла в состав корпорации MSC Software и пополнила семейство программных продуктов MSC программным обеспечением для решения задач вычислительной гидрогазовой динамики (CFD).

В число специализированных приложений Cradle CFD входят гидрогазодинамические пакеты scSTREAM, scFLOW и инструмент для моделирования теплонагруженности печатных плат PICLS.

scFLOW — гидрогазодинамический пакет общего назначения на основе неструктурироваанных сеток (применяются там, где точное моделирование геометрии имеет решающее значение), построение которых осуществляется с использованием полиэдральных и призматических многогранных элементов.

Неструктурированная сетка позволяет воспроизводить геометрические особенности моделей с высокой точностью. В число поддерживаемых геометрических форматов входят как широко используемые Parasolid, STEP, IGES, ACIS, STL, так и узкоспециализированные и проприетарные.

Расчетная сетка может быть построена на импортированной геометрии, в препроцессоре доступны инструменты для модификации, упрощения или построения дополнительных элементов расчетной модели (расчетного домена, вспомогательных плоскостей или геометрических примитивов). Предусмотрена технология обволакивания геометрии (wrapping) для получения поверхности (полости) обтекания или проточной части расчетной модели, для которой будет строиться сетка.

scSTREAM — гидрогазодинамический пакет, основанный на моделях со структурированной конечно-объемной сеткой (массив из кубических элементов правильной формы), отличается экстремально быстрым сеточным генератором и низкими требованиями к качеству геометрических моделей при постановке задач.

Такой подход позволяет экономить время на постановку задачи, не обращая внимания на бóльшую размерность моделей по сравнению с традиционной сеткой.

Препроцессор scSTREAM обеспечивает возможность не тратить время на подготовку (очистку, упрощение) исходной геометрической модели и сразу приступать к построению расчетной сетки и заданию условий задачи.

PICLS — это инструмент моделирования тепловых процессов, который обеспечивает выполнение анализа теплонагруженности печатных плат. Благодаря простоте и высокой скорости работы PICLS в 2D результат анализа печатных плат доступен в режиме реального времени. Простое перемещение компонентов по печатной плате мгновенно сопровождается визуализацией пересчитанного теплового поля.

Анализ гидрогазодинамических процессов Cradle CFD может включать в себя дополнительные опции, позволяющие создавать модели для анализа следующих процессов.

• Теплообмен. Учет теплопередачи, теплообмен между средами и объектами расчетной модели, в том числе подвижными. Могут учитываться конвективный и лучистый теплообмен (2 расчетных метода). Включение в расчет джоулева тепла, солнечного излучения с возможностями выбора времени дня, стороны света, включение в модель точечного или распределенного источника света.
• Терморегуляция человека. В состав scFLOW входит подробная модель терморегуляции человека с учетом его пола, возраста и пр.
• Диффузия, в том числе пассивный скаляр и термодиффузия (эффект Соре).
• Химические реакции. Химическое осаждение (например, под влиянием температуры), окисление, горение.
• Анализ поведения частиц. Отслеживание траектории движения частиц, массовые частицы, заряженные частицы, встроенный метод дискретных элементов (DEM), модель распыления. Возможен анализ конденсации жидкости (выпадение росы). Образование пленки жидкости на твердой поверхности и ее движение по ней, изменение расхода текучей среды, ее объема.
• Многофазные течения. Текучая среда в модели может иметь свободную поверхность, граничащую с другой текучей средой. Наличие более чем одной фазы и возможность фазового перехода для среды позволяет проводить анализ таких процессов, как затвердевание (замерзание) и плавление (таяние). Кипение, конденсация, испарение и их различные комбинации. Реализована модель кавитации.
  

• Электрический заряд. В анализируемой среде могут присутствовать заряженные частицы, а для самой среды задается электрическая проницаемость. При этом элементы модели могут обладать электрическим потенциалом и взаимодействовать со средой, внося при этом в нее возмущение, которое можно отслеживать, например, по траекториям движения отдельных частиц.
  

В scFLOW реализован чрезвычайно полезный и эффективный алгоритм автоматической адаптации сетки под задачу. Для его использования достаточно сформулировать задачу и построить регулярную расчетную сетку среднего качества. Далее автоматический алгоритм проводит серию расчетов для адаптации и перестроения имеющейся сетки с отслеживаем характера течения. Это позволяет в полуавтоматическом режиме создавать расчетные сетки высокого качества и приемлемой размерности, без необходимости необоснованного многократного их увеличения в случае «ручного» построения.

Одной из сильнейших сторон scFLOW является эффективный механизм моделирования подвижных элементов при взаимодействии с текучими средами. Элементы модели могут взаимодействовать между собой, например, клапан может перекрывать проточную часть модели, контактируя со стенками трубопровода, тем самым полностью или частично перекрывая течение. Другой пример: два подвижных вращающихся элемента взаимодействуют между собой и «проталкивуют» жидкость — шестеренный насос. Такие и многие другие задачи успешно решаются с применением методов пересекающихся сеток, при котором сетка перемещается вместе с подвижными объектами. При этом подвижная сетка накладывается на неподвижную с автоматическим пересчетом результатов (Overset mesh).

Для свободных тел реализована плавучесть.

Обеспечены взаимодействие лагранжевых и эйлеровых сеток на произвольных поверхностях (Airbirary Lagrangian-Eulerian — ALE) и метод поверхности смешения (Mixing plane), реализующий циклические граничные условия для снижения размерности задачи.