http___blog.simmakers.com_software-for-thermal-analysis-frost3d__lang_bg_1.xml
http___blog.simmakers.com_software-for-thermal-analysis-frost3d__2.xml
1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 4.1 5.1 6.1 6.2 7.1 8.1 8.2 9.1 10.1 11.1 11.2 11.3 12.1 12.2 13.1 13.2 13.3 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 15.1 16.1 16.2 17.1 18.1 19.1 19.2 19.3 20.1 20.2 20.3 21.1 21.2 21.3 22.1
След излизането на статията "Термичен анализ на дълъг участък от газопровода на дълбоко замръзналата земя", ние получихме много въпроси от страна на потребителите. В този пост, ние покриваме най-често задаваните въпроси, свързани с функционалността на актуализираната версия на Frost 3D Universal софтуер. На първо място, обаче, бихме искали да напомним на читателите, че новата версия на софтуера е освободен май, 2014. Тук, реализирахме нови технологии в архитектурата на софтуера и неговите основни компоненти, който позволява изчисляването на изчислителни мрежи по-голям 100 млн. възли на компютър. За да се демонстрира извънредно изпълнението на най-новата версия на Frost 3D Universal, проведохме термичен анализ на дълъг участък от газопровода да лежи на вечната замръзналост, с мрежа, състояща се от 58.5 млн. възли. Въпрос: Защо имаме нужда от такива големи изчислителни мрежи? Отговор: Необходимостта от такива големи количества на изчислителни възли окото произтича от следните фактори: Изчисленията на обширни райони и дълги или масивни обекти често включва много елементи за дискретизация в изчислителната домейн. Често има относително малки елементи в изчислителната домен; там може, например, е тънък слой от топлоизолация, или почвата слоеве. Значително увеличение в окото финес се изисква да discretize тези сравнително миниатюрни елементи. Райони със значителни температурни градиенти (в близост до топлинни изолатори, източници на топлина, охлаждащи устройства, и т.н.) изисква повишено изчислителна плътност на окото, следователно значително увеличаване на общия размер на възли в изчислителната домейн. Имайте предвид, че дори и с използването на не-еднакъв размер клетка (при неправилна изчислителна мрежа), например, ние все още се нуждаят от много възли. Увеличаването на размера на клетката в нередовни компютърни мрежи трябва да бъде много гладка; в противен случай, числения метод връща значително по-малко точни резултати. Модел на километър дължина тръбопровод с качествена дискретизация на елементите на изчислителни домейн Въпрос: Защо не се създаде по-груба мрежа и намаляване на броя на елементите от няколко пъти; следователно, няма да има нужда такива големи изчислителни мрежи и самата изчислението ще бъде по-бързо? Отговор: Вярно е, че по-груби дупки, ускоряване на цифрови изчисления, но в същото време това значително усилва неточности. Например, за коректното изчисление, минимален брой елементи, които трябва да бъдат обект дискретизирани в по един на XYZ посоки два. При изчисляването на нашия продължителен участък от тръбопровод, на топлоизолатор се дискретизирани в четири клетки в Z оси; Това позволява на влиянието на изолатора да бъдат отчетени с минимална степен на неточност. Дори и в райони с големи геометрични и няма малки елементи, Размерът на клетката не може да се увеличи значително, тъй като е ограничена от скоростта на процес на топлинна, особено скоростта фаза пред. Поради тази, използвайки груби дупки, може да доведе до неправилно изчислени модели. Въпрос: Това е добре известно, при увеличаване на броя на клетките в компютърната мрежа, ние получаваме значително увеличение на изчислителната време. Ето защо най-известните доставчици на системи за анализ на крайните елементи решаване на такива проблеми на сървърни версии на софтуера си, с помощта на мощни суперкомпютри. И твърдите, че можете да решите тези проблеми на настолни платформи ... Отговор: Точно, това е вярно. Frost 3D Universal софтуер не е универсална система за крайни елемент анализ подобно на други общи CAE приложения. Този софтуер е изрично разработени за симулиране на топлинните процеси в съображения,включително фазови преходи. Ето защо Frost 3D Universal разработчиците създават специализирани математически решават оптимизирани за този конкретен проблем. Също, по време на развитието ние прилага най-новите технологични постижения в областта на паралелизация на математически алгоритми, които са дали възможност за ускоряване на изчисленията по няколко пъти. За повече информация по отношение на този, чета тук и тук. Въпрос: Защо им е било невъзможно да се симулира раздел километър дължина на тръбопровода в по-старите версии на софтуера? Отговор: 32-битови версии на софтуера не могат да се справят изчислителни мрежи, като това се дължи на ограниченията на операционната система, която може да се обърне само 4GB на RAM. Като се има предвид, че приблизително 2 GB са необходими за самата операционна система, само 2 GB са оставени за прилагането; това просто не е достатъчно за големи изчислителни мрежи, където изчисление се основава на много голяма преработка матрици. Също, иновативни подходи са били използвани в софтуера за изпълнение на повечето ресурсоемки модули; Това е описано в самата статия. Въпрос: Възможно ли е за предишна версия на софтуера, за да се изчисли 10 отделни секции 100-метра газопроводи, и след това се комбинират тези резултати в една получената картина? Отговор: Дори ако ние разделяме изчислителна достояние на две части, това е невъзможно да се създаде подходяща състояние граница на получените граници, тъй като топлинна областта от първата част влияе на топлинна областта на втората. Възможно е само да се разделят секциите на тръбопровода, когато двете части са изцяло геометрично симетрични или, ако няма топлина, произтичащи от една част към друга. В други случаи, симулационни резултати ще бъдат неточни. Въпрос: Има добре познати системи за анализ на крайните елементи, като например Abaqus, Nastran и Ansys, когато е невъзможно да се създаде PC модели с, нека да кажем,, 10 милион крайни елементи, поради хардуерни ограничения (RAM преди всичко). Как успяхте да се създаде компютърна мрежа на 58 милиона клетки в Frost 3D софтуер? Работите ли с мрежата в реално време? Отговор: В най-новата версия на Frost 3D Universal софтуер, основният акцент беше върху оптимизирането на памет и визуализация. Ето защо в най-новата архитектура на софтуера, разделихме прилагането на серия от подпрограми, които автоматично се изтриват от паметта, ако потребителят не работи с него, освобождавайки по този начин всички налични ресурси за изпълнение на програмата. Внедрената технология позволява бързо зареждане / освобождаване на необходимите ресурси. В допълнение, на Frost 3D Universal Софтуерът използва графични стратегии, използвани в видеоигри; най-новите версии на шейдърите (специални програми, изпълнявани на видео карти) са усвоени, както и нов мощен двигател за предварителна обработка на изчислителната достояние и визуализация на данни.
1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 4.1 5.1 6.1 6.2 7.1 8.1 8.2 9.1 10.1 11.1 11.2 11.3 12.1 12.2 13.1 13.2 13.3 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 15.1 16.1 16.2 17.1 18.1 19.1 19.2 19.3 20.1 20.2 20.3 21.1 21.2 21.3 22.1
Following the release of the article “Thermal analysis of a lengthy section of a gas pipeline on permafrost”, we received lots of questions from users. In this post, we cover the more frequently asked questions concerning the functionality of the updated version of Frost 3D Universal software. Firstly, however, we would like to remind readers that the new version of the software was released in May, 2014. Here, we implemented new technologies in the architecture of the software and its main components, which enables the calculation of computational meshes as large as 100 million nodes on a PC. To demonstrate the extraordinary performance of the newest version of Frost 3D Universal, we conducted the thermal analysis of a long section of pipeline lying on permafrost, with a mesh consisting of 58.5 million nodes. Question: Why do we need such large computational meshes? Answer: The necessity for such large quantities of computational mesh nodes derives from the following factors: 1) The computation of extensive regions and long or massive objects often involves many elements for discretization in the computational domain. 2) There are often relatively small elements in the computational domain; there could, for example, be a thin layer of heat insulation, or ground strata. A significant increase in mesh refinement is required to discretize these relatively miniscule elements. 3) Areas with significant temperature gradients (near heat insulators, heat sources, cooling devices, etc.) require increased computational mesh density, consequently significantly increasing the total amount of nodes in the computational domain. Note that even with the use of a non-uniform cell size (at irregular computational mesh), for example, we still need a lot of nodes. The increase in the cell size in irregular computational meshes needs to be very smooth; otherwise, the numerical method returns significantly less accurate results. Model of a kilometer-length pipeline with a qualitative discretization of the computational domain elements Question: Why not create a coarser mesh and reduce the number of elements by several times; therefore, you won’t need such large computational meshes and the computation itself would be faster? Answer: It is true that coarser meshes accelerate the numerical computation, but at the same time this significantly amplifies inaccuracy. For example, for precise computation, the minimum number of elements which the object should be discretized into along one of XYZ directions is two. In the computation of our lengthy section of pipeline, the heat insulator was discretized into four cells in the Z axes; this allowed the influence of the insulator to be factored in with a minimal degree of inaccuracy. Even in areas with large geometries and no small elements, the cell size cannot be increased dramatically as it is limited by the heat process velocity, especially the phase front velocity. Because of this, using coarser meshes could lead to incorrectly calculated models. Question: It is well-known when increasing the number of cells in the computational mesh, we obtain a significant increase in computational time. That is why well-known vendors of finite-element analysis systems solve such problems on server versions of their software using powerful supercomputers. And you claim that you can solve such problems on desktop platforms... Answer: Exactly, it’s true. Frost 3D Universal software is not a universal system for finite-element analysis like other common CAE-applications. This software was expressly developed for simulating thermal processes in grounds,including phase transitions. That’s why Frost 3D Universal developers created specialized mathematical solvers optimized for this particular problem. Also, during the development we applied the latest technological achievements in the field of parallelization of mathematical algorithms that have enabled the acceleration of computations by several times. For more information regarding this, read here and here. Question: Why it was impossible to simulate a kilometer-length section of the pipeline in older versions of the software? Answer: 32-bit versions of the software couldn’t handle computational meshes like this due to the limitations of the operating system which can only address 4GB of RAM. Considering that approximately 2 GB are necessary for the operating system itself, only 2 GB are left for the application; this is simply not enough for large computational meshes where computation is based on very large matrices processing. Also, innovative approaches were used in the software for implementing the most resource-intensive modules; this is described in the article itself. Question: Is it possible for the previous version of the software to compute 10 separate 100-meter pipeline sections, and then combine these results into one resulting picture? Answer: Even if we divide the computational domain into two parts, it is impossible to set an adequate boundary condition on the obtained borders because the thermal field from the first part influences the thermal field of the second. It is only possible to divide the sections of the pipeline when the two parts are totally geometrically symmetrical or if there is no heat flowing from one part to another. In any other situation, simulation results will be inaccurate. Question: There are well-known finite-element analysis systems such as ABAQUS, Nastran and Ansys where it is impossible to create PC models with, let’s say, 10 million finite elements due to hardware restrictions (RAM above all). How did you manage to create a computational mesh of 58 million cells in Frost 3D software? Do you work with the mesh in real time? Answer: In the latest version of Frost 3D Universal software, the main emphasis was on the optimization of memory and visualization. That’s why in the newest architecture of the software, we divided the application into a series of subprograms which are automatically cleared from the memory if the user isn’t working with it, thus releasing all available resources for program execution. The implemented technology enables fast loading/releasing of the necessary resources. In addition, the Frost 3D Universal software employs graphics strategies used in video games; the latest versions of shaders (special programs performed on video cards) were utilized as well as a powerful new preprocessing engine for the computational domain and data visualization.