Resultados de pruebas para uso industrial de análisis CFD con scFLOW el software de termo fluidos

 

Cradle CFD scFLOW es un sistema de análisis de termo fluidos con malla poliédrica.

 

En la prueba, se realizaron análisis CFD en el "modelo DrivAer", que se utiliza como benchmark en el análisis aerodinámico automotriz para aproximarlo a vehículos reales. Fugaku realizó un análisis transitorio con sus 4,800 procesadores (200 nodos) en un modelo de turbulencia estándar para conocer el comportamiento de 3 segundos en tiempo real para el que se aplican aproximadamente 120 millones de elementos, y completó el cálculo en 24 horas. Los resultados demuestran el potencial del software scFLOW para uso industrial que explota plenamente las funciones de Fugaku.

 

scFLOW de CRADLE CFD es un software de análisis CFD de termo fluidos de uso general que utiliza mallas poliédricas que representan con precisión geometrías sofisticadas. En la supercomputadora Fugaku, ya se han realizado análisis en computo paralelo con un máximo de 192,000 cores. El software scFLOW ofrece un Preprocesador para generar mallas poliédricas de alta calidad en función de la resolución especificada por el ingeniero y un Postprocesador para visualizar los resultados del análisis como imágenes o animaciones 3D para su comprensión visual.

 

Con estas capacidades, scFLOW simula diversos fenómenos CFD como la aerodinámica aeroespacial y automotriz, el desempeño de equipos rotativos como ventiladores y bombas, cuestiones sobre el diseño de dispositivos electrónicos, fenómenos de flujo multifásico, aparición de cavitación en hélices marinas, etc.

 

Esta prueba se llevó a cabo utilizando el supercomputador Fugaku de Riken, cortesía del proyecto HPCI System Computers (número de proyecto: hp220317).

 

Se simuló la aerodinámica alrededor de la carrocería de un vehículo utilizando el "modelo DrivAer" y el solver scFLOW basado en la presión. La simulación se realizó durante los 3 segundos en tiempo real que se requieren para evaluar los resultados, utilizando un paso de tiempo de 0.0004 segundos por ciclo. El modelo de turbulencia utilizado fue el modelo SST k-ω, uno de los modelos RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes). El número de elementos utilizados en la simulación CFD fue de 115,779,555, y el tiempo de cálculo fue de unas 24 horas utilizando 4,800 grados de paralelismo. En el caso en que se utilizó IDDES (DDES con capacidad de modelado de paredes), que es capaz de predecir turbulencias con mayor precisión, el tiempo de cálculo fue de unas 40 horas.

 

 

Como ejemplo de análisis numérico para evaluar los efectos de los dispositivos aerodinámicos realizados en el desarrollo de vehículos reales, se simularon los efectos sobre el valor CD (el coeficiente de resistencia aerodinámica) con y sin deflector de rueda delantera (FWD), un accesorio del neumático delantero. Los valores de CD con FWD varían con respecto a los valores sin FWD en -0.022 en RANS y -0.017 en IDDES. Podemos ver que tanto RANS como IDDES representan el efecto del dispositivo aerodinámico en la reducción de los valores de CD como en el experimento. Además, el resultado IDDES fue más cercano al valor CD obtenido experimentalmente (-0.013).

 

 

En un ejemplo de cómo las diferentes formas de carrocería afectan a los valores de CD, se realizaron simulaciones de flujo de fluidos RANS en tres modelos diferentes de forma de carrocería (Notchback, Fastback y Estate back) de DrivAer. Estos tres modelos tienen formas diferentes desde el panel del techo hasta el vidrio trasero. A continuación, se indica el número de elementos y el tiempo de cálculo para 4,800 ejecuciones paralelas en cada caso de simulación. También se muestran a continuación las distribuciones de los valores de CD y CL (coeficiente de elevación). La forma Estate Back dio lugar a valores de CD más elevados y a una disminución de los valores de CL.

 

 

 

 

 

Fuente: Hexagon

 

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