CONVERGE Studio 6 شبیه سازی احتراق و جریان چندفازی

CONVERGE Studio یک نرم افزار پیشرفته در حوزه شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) محصول شرکت Convergent Science است. این نرم افزار با هدف حذف محدودیت‌های مرتبط با تولید شبکه (Grid Generation) در فرآیند شبیه‌سازی، طراحی شده است. نرم افزار CONVERGE CFD Bundle قادر است به‌صورت خودکار یک شبکه ساختاریافته و کاملاً متعامد را در زمان اجرا بر اساس پارامترهای کنترل ساده‌ای که توسط کاربر تعریف می‌شوند، ایجاد کند. این ویژگی CONVERGE Studio نیاز به تولید دستی شبکه را کاملاً از بین می‌برد و فرآیند شبیه‌سازی را تسهیل می‌کند.

از جمله قابلیت‌های کلیدی نرم افزار ‌CONVERGE Studio می‌توان به شبیه‌سازی پیشرفته دینامیک سیالات محاسباتی، امکان تولید خودکار مش‌ها و شبکه‌سازی مدل‌ها، شبکه‌سازی کاملاً متعامد با زمان‌بندی دلخواه، مشاهده آنی تغییرات شبیه‌سازی با تغییر پارامترهای کنترل، توانایی تحلیل هندسه‌های پیچیده مانند کمپرسورها و توربین‌ها، تحلیل شرایط مرزی متغیر و اندرکنش بین سیال و ساختار، و همچنین قابلیت بهینه‌سازی انطباقی مش‌ها (AMR) اشاره کرد. این ویژگی‌ها، CONVERGE Studio را به ابزاری کارآمد و مؤثر برای مهندسان و محققان در حوزه شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی تبدیل کرده است.

CONVERGE Studio برای توسعه مدل های چندفیزیکی در طیف گسترده ای از کاربردهای صنعتی طراحی شده است و امکان تعریف و مدیریت همزمان مدل های آشفتگی، احتراق پیشرفته، اسپری سوخت، تبخیر، شکست قطرات، انتقال حرارت، تابش، جریان های تراکم پذیر، جریان های چندفازی، کاویتاسیون، احتراق هیدروژن، احتراق آمونیاک، سامانه های تزریق مستقیم، واکنش های سینتیکی، دینامیک اجسام متحرک، سامانه های پیستون و سوپاپ، توربوماشین ها و تجهیزات انتقال انرژی را در یک محیط واحد فراهم می کند. این یکپارچگی موجب می شود پروژه هایی که در گذشته نیازمند استفاده از چندین نرم افزار مختلف بودند، در قالب یک گردش کار منسجم توسعه یابند و تمامی وابستگی های میان مدل های فیزیکی به صورت هماهنگ مدیریت شوند.

یکی از قابلیت های کلیدی CONVERGE Studio، مدیریت پروژه های محاسباتی در مقیاس بزرگ است. این نرم افزار امکان تعریف مطالعات پارامتری، طراحی آزمایش (DOE)، اجرای خودکار صدها سناریوی طراحی، مدیریت تحلیل های موازی روی خوشه های پردازشی (HPC)، یکپارچه سازی با ابزارهای بهینه سازی و هوش مصنوعی، کنترل نسخه پروژه ها و استخراج خودکار شاخص های عملکرد را فراهم می کند. در نتیجه، مهندسان می توانند به جای تمرکز بر مراحل زمان بر آماده سازی و مدیریت فایل ها، منابع محاسباتی را بر توسعه مدل های فیزیکی، بهینه سازی طراحی و تحلیل رفتار واقعی سامانه های مهندسی متمرکز کنند؛ قابلیتی که CONVERGE Studio را به یکی از مهم ترین ابزارهای توسعه شبیه سازی های CFD در پروژه های تحقیقاتی و صنعتی پیشرفته تبدیل کرده است.

بیشتر بخوانید: TurbAero طراحی و تحلیل آئرودینامیکی توربین‌های محوری

این نرم افزار برای کاربردهایی نظیر موتورهای احتراق داخلی، توربین‌های گازی، باتری‌ها، سیستم‌های پس‌پردازشی اگزوز، انرژی بادی، بیومدیکال و حوزه نفت و گاز طراحی شده و می‌تواند فرآیندهای پیچیده چندفازی، احتراق، انتقال حرارت، جریان حول اجسام متحرک و تعامل سیال-سازه (FSI) را با دقت بالا شبیه‌سازی کند. از ویژگی‌های برجسته CONVERGE، وجود روش مش‌بندی خودمختار است که در آن کاربر نیازی به تعریف دستی مش پیچیده ندارد؛ این ویژگی باعث کاهش چشمگیر زمان راه‌اندازی مورد مدل می‌شود و امکان تمرکز بیشتر بر تحلیل مهندسی فراهم می‌گردد.
همچنین CONVERGE با بهره‌گیری از پلتفرم ابری CONVERGE Horizon امکان اجرای شبیه‌سازی‌های پردازش موازی بسیار گسترده، از پیش پردازش تا پس پردازش، را فراهم می‌آورد که برای رِندِر کردن مدل‌های بسیار بزرگ یا کار با منابع HPC بسیار مناسب است.

قابلیت‌های نرم افزار CONVERGE Studio

• مش‌بندی خودکار برای هندسه‌های متحرک | Autonomous Meshing for Moving Geometries
  سیستم محور مش ریزکلی (cut-cell) که هندسه‌های پیچیده و مرزهای در حال حرکت را بدون نیاز به بازسازی دستی مش، به‌صورت دقیق مدل می‌کند.

• تغییر مش تطبیقی (AMR) | Adaptive Mesh Refinement (AMR)
  امکان افزودن سلول‌ها در مناطقی که پدیده‌های دینامیکی یا حرارتی برجسته‌تری دارند تا دقت حل افزایش یابد و کارایی محاسباتی حفظ شود.

• مدل‌های فیزیکی جامع | Comprehensive Physical Models
  شامل مدل‌های جریان چندفازی، احتراق (combustion)، انتقال حرارت هم‌زمان، تعامل سیال با سازه، اسپری، تبخیر و میعان، و مدل‌های شیمیایی دقیق (مانند SAGE solver) برای شبیه‌سازی دقیق پدیده‌های مهندسی.

• سازگاری با محاسبات موازی و مقیاس‌پذیری بالا | High-Performance Parallel Computing & Scalability
  امکان اجرای تحلیل روی هزاران هسته پردازشی یا پلتفرم‌های ابری برای کاهش زمان شبیه‌سازی در مسائل بسیار بزرگ.

• یکپارچگی با پلتفرم ابری | Cloud Integration via CONVERGE Horizon
  راه‌حل ابری کامل برای راه‌اندازی، اجرا و مانیتورینگ شبیه‌سازی‌ها بدون نیاز به سخت‌افزار محلی بزرگ — شامل گزینه «Bring Your Own License» و اشتراک به‌صورت آنی.

• پشتیبانی از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و بهینه‌سازی طراحی | Machine Learning and Design Optimization Integration
  ابزارهایی برای انجام طراحی آزمایش (DoE)، آموزش مدل‌های ML با استفاده از خروجی شبیه‌سازی و تولید مدل‌های متا برای بهینه‌سازی سریع‌تر.

• مدل‌سازی جریان‌های با شرایط بحرانی و فازهای سوپرسونیک | Real-Fluid, Multi-Component and High Mach Flow Modeling
  شامل معادله حالت واقعی (real-fluid models) برای سیالات در شرایط فوق بحرانی، خطوط جریان با ماخ بالا، و انتقال فاز در شرایط شدید.

• رابط کاربری تحلیلی و ابزارهای پس پردازش قدرتمند | Interactive Visualization and Post-Processing Tools
  امکاناتی برای نمایش سه‌بعدی جریان، انیمیشن، مسیر ذره‌ای، گرافیک بالای دقت و خروجی برای ارائه‌های مهندسی و گزارش.

کاربرد

• صنعت توسعه موتورهای احتراق داخلی
  به منظور مدل‌سازی و تحلیل احتراق، پاشش سوخت، تبادل حرارت، آلایندگی، عملکرد پیستون و سوپاپ، طراحی محفظه احتراق و توسعه موتورهای بنزینی، دیزلی، هیدروژنی و سوخت‌های جایگزین.

• صنعت خودرو و سامانه‌های محرکه
  به منظور توسعه سامانه‌های ورودی و خروجی هوا، توربوشارژر، سامانه‌های خنک‌کاری، مدیریت حرارتی باتری، سامانه‌های هیبریدی و برقی، تحلیل آیرودینامیک داخلی و بهینه‌سازی عملکرد قوای محرکه.

• صنایع هوافضا و توربوماشین
  به منظور طراحی و تحلیل کمپرسورها، توربین‌های گازی، محفظه‌های احتراق، سامانه‌های پیشران، تجهیزات انتقال انرژی و بررسی رفتار جریان در شرایط عملیاتی شدید.

• صنایع انرژی، نفت، گاز و فرآیند
  به منظور شبیه‌سازی راکتورهای شیمیایی، مشعل‌های صنعتی، بویلرها، مبدل‌های حرارتی، خطوط انتقال سیال، تجهیزات فرآورش و سامانه‌های احتراقی با هدف افزایش راندمان و کاهش مصرف انرژی.

• شرکت‌های مهندسی، مراکز تحقیق و توسعه و دانشگاه‌های صنعتی
  به منظور توسعه مدل‌های CFD پیشرفته، انجام مطالعات چندفیزیکی، اعتبارسنجی طراحی محصولات، اجرای پروژه‌های بهینه‌سازی و توسعه فناوری‌های نوین در مقیاس صنعتی.

برای مشاهده اطلاعات کامل نرم افزار CONVERGE Studio جهت شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به اینجا مراجعه کنید. در ادامه عکس هایی از این نرم افزار نشان خواهیم داد.