Jump to content

    
Sign in to follow this  
syoma

Пакеты моделирования CFD - Computational Fluid Dynamics для разработчика электроники

Recommended Posts

Привет.

Хотел бы задать такой вопрос: здесь на форуме кто-нибудь есть, кто занимается CFD и может посоветовать? Я так понял, что эти вещи за последние годы шагнули далеко вперед и позволяют достаточно реалистично моделировать гидродинамику - т.е. движение тел в среде жидкости или газа. 

Собственно задача такая - чисто в целях саморазвития я хотел бы попробовать поверхностно изучить какой-нибудь пакет CFD, чтобы иметь возможность там промоделировать объект физический управления.

Как пример задачи: нужно создать автоматическую цифровую систему управления подводной лодкой. Лодка движется с помощью двигателя. Система управления принимает информацию от датчиков GPS(пока упустим, как она это будет делать под водой), гироскопов и акселерометров и управляет крылышками, обеспечивая заданную глубину и направление движения лодки независимо от условий, ее веса и других возмущений. Допустим, алгоритм управления написан на Си или еще чем-то и может выполняться в реальном времени. Как его проверить в условиях, близких к реальным, без того, чтобы строить прототипы и испытывать на такой подводной лодке?

И вот тут я думаю на помощь привлечь CFD - то есть я хотел бы иметь возможность построить там 3D модель подводной лодки, приделать к ней крылышки и виртуально "запустить", чтобы она поплыла. Особая точность не нужна, главное, чтобы модель более или менее повторяла физические законы, которые будут действовать в реальности на эту конструкцию - инерцию, силу тяжести, подъемные силы, действующие на крыло, сопротивление и т.д. И тогда я мог бы вытащить интересующие меня измерения, подать их на вход моего алгоритма, а результаты работы подать обратно в модель, чтобы она "реагировала" на них. Т.е. замкнуть обратную связь.

Таким образом я рассчитываю хоть и медленно, но зато без строительства прототипов, проверить свой алгоритм и мало того - получить более или менее реалистичную визуализацию того, как он будет работать, чтобы показать заинтересованным людям и запустить уже более интересный проект.  

Утопия? Конечно, можно было бы самому почитать умные книжки по гидродинамике, решить системы уравнения и в конце концов сымитировать искомые величины с помощью чистой математики, но я подумал - зачем, если есть CFD?

Вот. Ну и как второй вопрос - что есть такого сейчас из CFD, доступного для поверхностного освоения и решения моих задач? Посматриваю на Flowvision, Star-CCM+, Comsol. Еще раз - я понимаю, что данные вещи рассчитаны на серьезных людей, которые уже знают все, что нужно и пытаются выжать проценты из уже и так оптимизированных корпусов Формул 1, самолетов и двигателей внутреннего сгорания. У меня такой задачи нет! Мне просто грубо говоря нужен симулятор движения кирпича в воде и оптимизации не важны, лишь бы кирпич тонул, а не всплывал. Я собираюсь разрабатывать систему управления и мне просто нужна похожая на реальность симуляция физического объекта, как мы, электронщики и программисты, привыкли моделировать электрические цепи. И тратить много времени на изучение я не готов.

В каком пакете можно быстро что-то нарисовать в 3D и промоделировать, как оно будет летать или плавать?

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не специалист ни в гидродинамике, ни в конечных элементах, но навскидку вам скорее нужен не Comsol, а какая-то математическая макромодель подводного объекта (и действующей на него среды). В Comsol можно очень точно посчитать какие-то параметры модели, но очень медленно (диффуры в частных производных в 3D).  Я бы искал в сторону open-source моделей в Matlab/Simulink, может каких университетских курсов итп. Вот, навскидку, первая попавшаяся книга/курс с какими-то скачиваемыми моделями: https://www.mathworks.com/academia/books/handbook-of-marine-craft-hydrodynamics-and-motion-control-fossen.html Совсем без понимания физики, боюсь, будет не обойтись.

 

Edited by dumb

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я тоже за Комсол, хотя и Ансис тоже хорошо справится с этой же задачей, но он тяжелее, и все будет сильно зависеть от того сколько денег Вы готовы отдать за лицензии, или взять из закромов.

 

А если хочется чуть больше понять как устроено, то, наверное, лучше смотреть в OpenFOAM, но время получения первого результата будет существенно выше, зато потом будет проще клепать все по аналогии.

 

Все сугубо ИМХО и под призмой того, что когда-то сам разрабатывал численные алгоритмы газодинамики для аналогичных пакетов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 hours ago, iiv said:

Я тоже за Комсол, хотя и Ансис тоже хорошо справится с этой же задачей, но он тяжелее, и все будет сильно зависеть от того сколько денег Вы готовы отдать за лицензии, или взять из закромов.

Точно не за деньги. Просто хочу поиграться и весь смысл в том, чтобы нарисовать что-то и быстро получить результат. 

Как оно устроено - не интересует, лишь бы худо/бедно имитировало физические законы. 

Quote

А если хочется чуть больше понять как устроено, то, наверное, лучше смотреть в OpenFOAM, но время получения первого результата будет существенно выше, зато потом будет проще клепать все по аналогии.

Хмм, может я не туда смотрю и CFD - это не то?

Как пример: берем брусок прямоугольной формы, допустим из дерева. Опускаем в воду и с одной стороны прикладываем определенную силу. Т.е он поплывет, создавая какие-то волны, сопротивляясь  - процесс, который в реале можно продемонстрировать за 5 минут.  В каком пакете можно получить то же самое хотя бы за час работы?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this