Aplicación de codigo abierto para simulacion CFD

OpenFOAM Foundation da a conocer el lanzamiento de la versión 9 de su aplicación CFD de código abierto.

OpenFOAM es el programa de volúmenes finitos basado en algoritmos numéricos para resolver la dinámica de fluidos CFD. La versión 9 está basada en los avances de la fundación OpenFOAM y ofrece nuevas funciones y mejoras puntualizando en su uso, solidez y escalabilidad.

 

La dinámica de fluidos computacional CFD se ocupa del movimiento de los fluidos (líquidos y gases) y las fuerzas que se ejercen sobre ellos. La palabra computacional se refiere al cálculo del flujo y las fuerzas mediante un análisis numérico. Por lo tanto, una definición literal de dinámica de fluidos computacional es, la predicción del movimiento y las fuerzas de los fluidos mediante cálculo numérico". Algunas aplicaciones donde encontramos estos fenómenos son motores, turbinas, intercambiadores de calor, electrónica, ventilación, etc.

OpenFOAM se basa en volúmenes finitos, este método numérico subdivide el dominio de la solución en una malla de pequeños volúmenes o celdas. La aplicación es una colección de aproximadamente 250 aplicaciones creadas sobre una colección de más de 100 bibliotecas de software o módulos. Cada aplicación realiza una tarea específica dentro de un flujo de trabajo CFD.


OpenFOAM 9 destaca estas novedades de desarrollos en algunos de sus módulos:


Multifase: este solver dentro de OpenFOAM mejoró su desempeño, algoritmos numéricos y robusteció los solvers de flujo multifase. Esto se aplicó en los modelos de flujo (compressibleInterFoam), su reacción a multi fases (phaseSurfaceArrhenius), y ejecución numérica (multiphaseEulerFoam).

Transporte: El modelo de transporte se refiere a la evaluación en ecuaciones de la viscosidad dinámica μ, la conductividad térmica κ y la difusividad térmica α. En esta versión es posible la difusión de multi componentes en flujos laminares con modelos de flujos de calor, se rediseñó el comando ThermophysicalTransportModels donde se agregaron modelos de flujo de calor basados en el gradiente de temperatura en lugar de energía, que son más estables y eficientes.

Termo física: Los modelos termo físicos se refieren a la energía, el calor y las propiedades físicas. Un modelo termo físico en OpenFOAM se construye como un sistema de presión-temperatura a partir del cual se calculan otras propiedades. Para simplificar el modelo termo físico en la simulación se puede compilar en automático desde paquetes de modelos, mezcla de reglas termo físicas y de transporte y entradas tabuladas. Si se especifica un paquete de modelos (termodinámica, transporte, ecuación de estado) que no está disponible como estándar, el paquete de se construye y compila automáticamente.

Transferencia de calor: En aplicaciones que involucran calor, las soluciones incluyen ecuaciones diferenciales parciales para la conservación de energía. La ecuación puede incluir conducción térmica, convección y fuentes que incluyen radiación térmica y reacciones químicas. La termodinámica relaciona la energía interna con la temperatura, lo que afecta el flujo de calor. La transferencia de calor implica la conducción de materiales sólidos acoplados con un flujo de fluido, lo que se conoce como transferencia de calor conjugada. En esta versión OpenFOAM realiza cálculos CFD entre solvers, estima radiación térmica en la simulación, condiciones de frontera en acoplamientos y mejora en cálculo de post procesos.

Seguimiento a partículas: Muchas aplicaciones de ingeniería incluyen partículas o sólidos, los sprays en recubrimientos son partículas y los sólidos podrían ser los efectos de la erosión, las partículas se representan con tamaño, velocidad, temperatura; los métodos de seguimiento de partículas estima posiciones y colisiones. El software acopla las partículas y el flujo del fluido a granel para que este transporte las partículas con él, las partículas reaccionan según las fuerzas que las rodean. En esta versión el usuario puede seleccionar tipos de nubes de partículas sin codificar hacia el solver.


Reacciones: Algunas aplicaciones de CFD incluyen predicciones de generación de calor por combustión. La química de combustión y la cinética química son complejas y existen muchos modelos de combustión CFD que hacen aproximaciones para reducir el costo de cálculo. En Reacciones se mejoraron los algoritmos numéricos y de química además de otros controles.

Mallas: La generación de estructura de malla desde geometría simple de OpenFOAM y el manejo de los fronteras y condiciones de sus límites se renueva con los parámetros de control y mejoras en partes refactorizadas del generador de mallas alrededor del vehículo “snappyHexMesh,” su redistribución y nuevas herramientas de manipulación. Incluye aplicaciones que convierten mallas de formatos conocidos al formato OpenFOAM.

Computo: se robusteció su performance de entradas y salidas de algoritmos numéricos y en compilación.


OpenFOAM 9 viene empaquetado para las plataformas con ParaView 5.6, la aplicación de visualización y análisis de datos de código abierto que incluye Mesa con aceleración LLVM / Gallium sin una tarjeta gráfica compatible en sistemas como: Ubuntu Linux, Windows 10 y macOS.


OpenFOAM 9 se distribuye bajo la licencia de General Public Licence v3 por la OpenFOAM Foundation.