Решения от компании ТЕСИС: эволюция FlowVision и новые продукты

Игорь Москалев,
к.т.н., директор по маркетингу, ООО «ТЕСИС»

Импортозамещение: можно ли ускорить и упростить?

Очевидно, импортозамещение — это главный тренд не только последних трех лет, но и десятилетия. С одной стороны, многие предприятия только завершили процесс внедрения зарубежного ПО, а с другой — остались без технической поддержки и обновлений. Растет и административное давление государства на предприятия, например компании, относящиеся к критической информационной инфраструктуре (КИИ), в нынешнем году обязаны перейти на отечественное ПО.

Компания ТЕСИС в этой сложной ситуации предлагает не только зрелые отечественные решения для инженерного анализа, но и особый подход к их внедрению:

• обучение на территории заказчика или в офисах компании в Москве, Санкт-Петербурге или Нижнем Новгороде. При этом мы предлагаем специализированные программы обучения, учитывающие специфику задач предприятия с курсами как для опытных расчетчиков (переобучение), так и для новичков;
• внедрение через пилотный проект. Данный подход позволяет внедрить ПО наиболее эффективно с максимально быстрой отдачей от внедрения. Благодаря пилотному проекту предприятие убеждается в применимости ПО для решения конкретных задач и получает подробно описанную и валидированную методику моделирования типовых задач предприятия;
• по-настоящему оперативная русскоязычная техподдержка всегда поможет при решении любых вопросов.

Кроме естественных для текущего времени причин для импортозамещения, предприятия продолжают интересовать решения критических для них задач. Например, во FlowVision реализована модель обледенения, которая была высоко оценена в авиационной отрасли и привела к целому ряду внедрений, в том числе в «Корпорации “Иркут”» и на Уральском заводе гражданской авиации.

Другим важным аспектом импортозамещения стало выполнение требований правительства РФ о совместимости ПО с отечественными операционными системами. В 2022 году одним из первых CAE-продуктов FlowVision был полностью портирован под Linux и стал полностью совместим с российскими операционными системами Альт, Астра и Ред ОС. Теперь каждый крупный релиз FlowVision проходит тестирование и получает сертификаты совместимости с этими ОС.

Новые решения ТЕСИС для расчетных, конструкторских и технологических подразделений

За прошедшие три года ТЕСИС представил несколько специальных решений для инженерного анализа и обратного проектирования.

РеВерсия — ПО, предназначенное для решения задач реверс-инжиниринга (обратного проектирования) и полигонального моделирования.

Новый программный продукт компании ТЕСИС позволяет:

• обрабатывать результаты 3D-сканирования в виде облаков точек и/или полигональных моделей: упрощать, сглаживать, триангулировать (рис. 1);
• строить и перестраивать полигональные сетки, устранять дефекты сканирования, анализировать кривизну поверхностей и др.;
• автоматически параметризовать поверхности на основе полигональной сетки. Полученную параметризованную модель можно импортировать в конкретную CAD-программу.

Рис. 1. Обработка облака точек в РеВерсии

Кроме того, данный инструмент позволяет инженерам-расчетчикам подготовить геометрическую модель к расчету: исправить дефекты геометрических моделей, сгладить триангулированные поверхности и др.

Получить ПО в опытную эксплуатацию и узнать подробнее о РеВерсии можно на сайте https://revers3d.ru.

Последние несколько лет ТЕСИС совместно с партнерами развивает экспериментально-цифровую платформу сертификации (ЭЦПС) изделий из композиционных материалов.

Мы предоставляем услуги по оценке соответствия требованиям заказчиков, регуляторов и нормативов на основе виртуальных испытаний цифровых моделей изделий из композитов. Выполнение сертификации с помощью ЭЦПС позволяет сократить число натурных экспериментов для подтверждения соответствия предъявляемым требованиям и провести оценку надежности характеристик изделий. Подробнее — на сайте https://digital-certification.ru.

Развитие FlowVision и новый релиз 3.15

В 2023 году FlowVision прошел вторую аттестацию Научно-технического центра по ядерной и радиационной безопасности Ростехнадзора, подтвердив точность и повторяемость расчетов, выполняемых с помощью программного комплекса, для численного моделирования теплогидравлических процессов, происходящих в реакторной установке ВТГР.

На выставке «НЕВА 2025», которая пройдет в Санкт-Петербурге 23-26 сентября, ТЕСИС представит специальное решение для моделирования в судостроении. Виртуальный опытный бассейн обладает понятным интерфейсом, в котором нет ничего лишнего и который приспособлен для решения специализированных задач судостроения. Приходите на наш стенд, чтобы первыми узнать подробности!

В мае этого года состоялся релиз FlowVision 3.15. Ниже пойдет речь о наиболее значимых нововведениях релиза.

Встроенная приповерхностная сетка

Приповерхностная сетка более не является наложенной (химерной) и встраивается непосредственно в основную сетку. Пристеночные ячейки основной сетки, вытесненные приповерхностной сеткой, удаляются. Новый алгоритм построения приповерхностной сетки повышает точность расчетов у поверхности обтекаемого объекта, особенно при наличии отрыва потока (рис. 2).

Рис. 2. Два подхода к построению пристенной сетки

Настраиваемые системы единиц измерения

Для физических величин в интерфейсе препроцессора отображаются единицы измерения. Теперь пользователь может поменять единицу измерения. При этом значение физической величины автоматически пересчитается в новую размерность (рис. 3).

Рис. 3. Выбор единиц измерения

В настройках препроцессора настраивается система единиц измерения, которая применяется к вновь созданным расчетным проектам.

Пользовательские уравнения в физических процессах

С помощью транспортного уравнения (уравнение общего вида «конвекция — диффузия — реакция») пользователь реализует новые физические процессы и расширяет круг решаемых во FlowVision задач:

Коэффициенты и константы уравнения задаются в настройках физического процесса с помощью редактора формул (рис. 4).

Рис. 4. Задание пользовательского транспортного уравнения

Например, с помощью этого уравнения инженеры ТЕСИС уже решают следующие задачи:

• анализ времени присутствия вещества в расчетной области;
• реализация модели тромбообразования в крови;
• моделирование процесса вулканизации резины.

«Пленка» — новая фаза, поверхность раздела фаз — граничное условие

Разработан новый интерфейс работы с пленкой и поверхностью раздела фаз.

Для моделирования течения пленки, например в задачах обледенения, в расчетную модель добавляется новая фаза «пленка», и настраивается ее взаимодействие с другими фазами в «модели» (рис. 5).

Рис. 5. Новая фаза — «пленка»

Взаимодействие сплошных фаз содержит набор настраиваемых граничных условий. Реализуйте специфическую физику на поверхности раздела фаз, например фазовые переходы между жидкостью и газом, процессы абляции и теплообмен.

Метод «Осредненные связи» для решения задач «ротор — статор»

Новый метод решения задач «ротор — статор» работает быстрее метода «Скользящие сетки», при этом точнее метода «Замороженный ротор» (рис. 6).

Рис. 6. Три способа моделирования задач «ротор — статор»

Новые граничные условия для скорости

Нормальная массовая скорость с переменным профилем

Пользователь задает средний расход, а переменный профиль скорости на границе реконструируется из данных выше по потоку. Такой подход, например, позволяет решать задачи двигателестроения, где граничное условие расположено близко к венцу с лопатками.

Объемный расход

Позволяет не пересчитывать объемный расход в нормальную массовую скорость или массовый расход. Объемный расход часто используется при моделировании насосов и при решении задач вентиляции.

Излучение на связанном граничном условии (ГУ) по закону Стефана — Больцмана

В задачах, где не требуется полноценного моделирования излучения между поверхностями, но необходимо учесть радиационный отвод тепла с поверхности, нецелесообразно применять традиционные модели излучения. Если задать поток отводимого тепла на граничном условии по закону Стефана — Больцмана, то получится существенно сэкономить расчетные ресурсы. Задать уравнение на границе всегда можно было с помощью редактора формул (рис. 7).

Рис. 7. Учет отвода тепла излучением без модели излучения

Но теперь отвод тепла по закону Стефана — Больцмана можно включить на условии связи «в одно касание».

Модель неньютоновской жидкости Куемады

Добавлен новый закон вязкости неньютоновской жидкости для моделирования течения крови в сосудах. Уравнение вязкости по модели Куемады включает ряд пациентоориентированных параметров, например гематокрит — H (рис. 8).

Рис. 8. Моделирование живого сердца и уравнение вязкости по модели Куемады

Расчет массовых характеристик подвижных тел

На основе указанной пользователем плотности и геометрической формы подвижного тела рассчитываются масса, центр масс и моменты инерции. Значения автоматически записываются в параметры подвижного тела (рис. 9).

Рис. 9. Расчет массовых характеристик на основе геометрической модели и заданной плотности

Спектральные характеристики частиц

Для мультидисперсных фаз теперь определяется не только размерный спектр частиц, но и спектры температур, скоростей и относительных объемов.

Самих спектров параметра частиц может быть несколько.

Все это позволяет выбирать различные спектры параметров в качестве разных граничных и начальных условий.

Генератор отчета в проекте

Генератор отчета создает документ в формате PDF, DOC и ODT. Отчет содержит (рис. 10):

• настройки расчетного проекта (свойства веществ, граничные условия, расчетная сетка и т.п.);
• результаты расчета:
  • графики пользовательских критериев останова,
  • «скриншоты» преднастроенных видов;
• доступны два стиля отчета, один из которых базируется на ГОСТ 7.32-2017

Рис. 10. Настройки генератора отчетов

Термообработка металлов и сплавов

Еще одной новинкой стал специальный функционал во FlowVision для моделирования термической обработки металлов. Этот функционал предназначен для моделирования отпуска заготовки на воздухе и ее закалки. С помощью эмпирических данных можно повысить точность моделирования с учетом марок сталей заказчика (рис. 11).

Рис. 11. График распределения мартенсита, образовавшегося после отпуска при охлаждении шара на воздухе, вдоль радиуса

Интеграция между инженерным ПО

На волне импортозамещения заметен тренд на интеграцию инженерного ПО отечественных разработчиков. Тесная интеграция ПО для автоматизации моделирования позволяет эффективно заменять зарубежные решения и не терять в функциональности.

Рис. 12. Выбор ПО для настройки совместного расчета в интерфейсе FlowVision

Среди новых интеграций, реализованных во FlowVision, стоит отметить следующие (рис. 12):

• ЭЙЛЕР — программный комплекс автоматизированного динамического анализа многокомпонентных механических систем. Программный комплекс предназначен для анализа работы механических систем, включающих сложную кинематику, большие движения, жесткие и деформируемые элементы конструкции, гидравлические, пневматические и электрические системы, системы управления и другие компоненты (http://euler.ru/);
• КУПОЛ-БР — код для моделирования процессов переноса продуктов деления и тепломассообмена в помещениях АЭС. Программа предназначена для расчета параметров среды и моделирования поведения продуктов деления в объемах помещений АЭС. С помощью программы рассчитываются следующие процессы: изменение во времени давления газовой среды в каждом помещении и перепадов давления между помещениями; изменение во времени температуры газовой среды в каждом помещении; нестационарное распределение температуры в строительных конструкциях и оборудовании, находящихся в каждом помещении; изменение во времени концентраций компонентов газовой среды (азот, кислород, пар, водород, оксид углерода, углекислый газ, аргон и произвольный инертный газ) в каждом помещении; изменение во времени концентрации аэрозолей; параметры режимов горения натрия (https://rosatom.ru/production/supercomputer-and-software/kody-novogo-pokoleniya/);
• Darsys — отечественное решение для прочностного анализа;
• Зенит — отечественное КЭ-решение для прочностного анализа (https://зенит.рфяц-вниитф.рф/).

Для решения задач автоматизации проектирования и расчетов на крупных предприятиях требуются эффективные системы постановки и контроля задач и организации совместной работы специалистов предприятия из разных подразделений.

Система управления расчетными данными (SPDM) реализована совместными усилиями участников консорциума «Развитие» в рамках работы над проектом отечественного PLM тяжелого класса (https://plmrussia.ru/) — рис. 13.

Рис. 13. Схема автоматической цепочки оптимизационных расчетов в междисциплинарном, прочностном и системном кодах под управлением SPDM на базе ЛОЦМАН PLM

Интеграция FlowVision с ЛОЦМАН PLM позволяет реализовать следующие сценарии работы:

1. Формирование, хранение и передача требований к изделию.
2. Хранение исходных данных для расчета и клиентской части проекта в ЛОЦМАН PLM.
3. Отслеживание версий расчетных проектов, хранение истории изменений.
4. Выполнение проверки соответствия требованиям изделия на основе расчетов во FlowVision.
5. Автоматическая передача измененных требований и входных данных в расчетный проект FlowVision.
6. Автоматическая передача результатов расчета из FlowVision в PLM и анализ соответствия результатов расчета указанным требованиям.
7. Просмотр результатов моделирования в 3D-просмотрщике внутри ЛОЦМАН PLM на основе CAEVis-файлов.

Больше подробностей о релизе вы найдете на сайте flowvision.ru.