FEATool 다중 물리

FEATool Multiphysics
FEATool 다중 물리
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MATLAB GUI를 갖춘 FEATool Multiphysics 툴박스
개발자정밀 시뮬레이션
안정된 릴리스
1.15.3 / 2022년 4월 19일 (2022-04-19)
저장소github.com/precise-simulation/featool-multiphysics
기입처MATLAB, C, Fortran
운영 체제Windows, Linux, Mac OSX
유형컴퓨터 지원 엔지니어링(CAE), 다중 물리, 유한 요소 분석(FEA), 시뮬레이션 소프트웨어
웹 사이트www.featool.com[1]

FETAOL Multiphysics(다중물리학을 위한 유한 요소 분석 도구 상자)는 물리, 유한 요소 분석(FEA) 및 PDE 시뮬레이션 [2]도구 상자입니다.FEATool Multiphysics는 완전 결합 열전달, 유체역학, 화학공학, 구조역학, 유체구조상호작용(FSI), 전자석학 및 사용자 정의 PDE 문제를 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 또는 스크립트 [3]파일 내에서 모델링할 수 있는 기능을 갖추고 있습니다.FEATool은 학술 연구,[4][5] 교육 [6][7]및 산업 공학 시뮬레이션 [8]컨텍스트에 채용되어 사용되고 있습니다.

특징의 구별

FEATool Multiphysics는 모델링 프로세스가 전처리(CAD 및 지오메트리 모델링), 메시 및 그리드 생성, 물리 및 PDE 사양, 경계 조건 사양, 솔루션, 후처리 및 [9]시각화의 6단계로 세분되는 완전히 통합된 물리 및 PDE 시뮬레이션 환경입니다.

1. 지오메트리 모드 2. 그리드 모드 3. 멀티 물리 모드
지오메트리 생성 및 CAD 가져오기
자동 메쉬 및 그리드 생성
하위 영역, 방정식 및 계수 규격
(4) 경계 모드 5. 해결 모드 6. 포스트 모드
경계조건사양식
PDE 시스템 솔루션
결과 후 처리 및 시각화

사용하기 쉬운 GUI

상기의 FEATool 그래피컬 유저 인터페이스(GUI)는, 사용하기 쉽고,[10] 필요한 지식을 최소한으로 억제할 수 있도록 설계되어 있습니다.특히 CAD와 시뮬레이션 툴이 완전히 통합되어 있기 때문에 사용자는 전처리, 분석 및 후처리 모드를 전환하여 시뮬레이션 파라미터를 변경하거나 지오메트리 및 메시를 수정하거나 솔루션 평가 및 시각화로 전환할 수 있습니다.이렇게 하면 FEATool은 사용자가 문제를 설정하고 분석하는 시간을 [11]절약함으로써 성능 오버헤드를 보완할 수 있습니다.

OpenFOAM 및 SU2 CFD 솔버 인터페이스

FEATool은 인기 있는 학술 및 오픈 소스 솔버에 대한 인터페이스를 개발하는 멀티 시뮬레이션 기능을 도입했습니다.이 기능을 사용하면 각 솔버의 구문이나 고유성에 대한 자세한 지식이 없어도 FEATool GUI 및 CLI에서 이러한 솔버를 사용할 수 있습니다.

CFD 솔버 인터페이스를 통해 유한 체적 CFD 솔버 Open으로 유체 역학 문제를 해결할 수 있습니다.폼과[12] SU2.인터페이스를 사용하면 비압축 Navier-Stokes FEATool 모델이 호환되는 OpenFOAM/SU2 메쉬, 경계 및 제어 사전 파일로 자동 변환되고 시뮬레이션을 실행한 후 결과 솔루션을 다시 FEATool로 Import 및 보간할 수 있습니다.이렇게 하면 FEATool 인터페이스를 벗어나지 않고 난류를 포함한 보다 고도의 대형 병렬 CFD 모델을 시뮬레이션할 수 있습니다.

FNICS 멀티 물리 솔버 인터페이스

Open과 유사FOAM 및 SU2 솔버 인터페이스, FETAOL은 FENICS 일반 FEM 및 다중 물리 솔버에 [13]완전히 통합된 인터페이스도 갖추고 있습니다.FETool-FENICS 인터페이스를 사용하면 두 코드 모두 PDE 정의 언어를 지원하므로 다중 물리 문제를 자동으로 변환하여 FENICS Python 정의 파일로 변환할 수 있습니다.이 후 FENICS 솔버에 대한 시스템콜이 이루어지고 그 결과 솔루션이 다시 Import 됩니다.

완전한 스크립트 대응 CLI 인터페이스

GUI 동작은 동등한 함수 호출로 기록되므로 바이너리 형식 외에 FEATool 시뮬레이션 모델을 완전한 스크립트 가능 및 편집 가능한 MATLAB 호환 m-script [14]파일로 저장 및 내보낼 수도 있습니다.아래의 짧은 MATLAB 스크립트는 FEATool m-script 함수(기하학, 그리드 생성, 문제 정의, 해결 [15][16][17]및 후처리 포함)를 사용하여 실린더 계산 유체 역학(CFD) 벤치마크 문제를 어떻게 정의하고 해결할 수 있는지를 보여줍니다.구체적으로는 커스텀 편미분방정식(PDE)과 식을 그대로 입력 및 평가할 수 있으며 추가 컴파일이나 커스텀 [18]함수를 작성할 필요가 없습니다. 

% 지오메트리 및 메시 생성. fea.sdim = { 'x' 'y' }; fea.검문.물건들 = { gobj_module( 0, 2.2, 0, 0.41, 'R1' ), ...                      gobj_module( [0.2 0.2], 0.05, 'C1' ) }; fea = geam_contract_contractions( fea, 'R1-C1' ); fea.격자무늬 = 그리드( fea, 'hmax', 0.02 );  % 문제 정의(압축 불가능한 Navier-Stokes 방정식 다중 물리 모드). fea = 추가( fea, @나비에스토크 );  % 유체 점도를 처방합니다(밀도는 기본값 1). fea.물리.ns.인식하다.쿠프{2,끝.} = { 0.001 };  % 경계 조건 (미지정 경계는 디폴트당 % (무중력 제로 속도 벽)  경계 4에서의 유입 비율(bc 타입 2)입니다. fea.물리.ns.bdr.셀(4) = 2;  경계 2에서의 유출 비율(bc 타입 3, 압력 0). fea.물리.ns.bdr.셀(2) = 3;  % 포물선 유입 프로파일 x-속도 식입니다. fea.물리.ns.bdr.쿠프{2,끝.}{1,4} = '4*0.3*y*(0.41-y)/0.41^2';  % 문제 확인, 해석 및 해결. fea = 해석( fea ); fea = 해석하다( fea ); fea.솔.u = 솔베스타트( fea );  % 또는 Open을 사용하여 해결폼 또는 SU2 % fea.sol.u = 오픈폼(fea ); % fea.sol.u = su2(fea );  % 후처리 및 시각화 포스트 플롯( fea, '초과', 'sqrt(u^2+v^2)', ...                'arrowexpr', {'u' 'v'} )  p_front = evalexpr( 'p', [0.15; 0.2], fea ); p_syslog_back  = evalexpr( 'p', [0.25; 0.2], fea ); 델타_p_delta  = p_front - p_syslog_back 델타_p_참조 = 0.117520

외부 메쉬 제너레이터 인터페이스

외부 솔버 인터페이스와 마찬가지로 FEATool은 Gmsh[19] 및[20] Triangle 메쉬 제너레이터를 지원하는 기능을 내장하고 있습니다.내장 메쉬 생성 알고리즘 [21]대신 FEATool은 적절한 Gridgen2D, Gmsh 또는 Triangle 입력 데이터 파일을 변환 및 내보내고 외부 시스템콜을 통해 메쉬 제너레이터를 호출하여 결과 그리드를 FETool로 다시 Import합니다.

기타 특징

  • 독립형 작업(MATLAB 없음) 또는 MATLAB 도구 상자로 사용할 수 있습니다.
  • 다른 툴박스를 포함한 플랫폼 간 MATLAB 상호 운용성 완전화
  • 광범위한 FEM 기본 함수 라이브러리(P-P를15 준수하는 선형 및 고차, 부적합, 버블 및 벡터 FEM 이산화)
  • 구조화 및 비구조화 선 간격, 삼각형, 4면체, 사면체 및 6면체 메시 요소를 지원합니다.
  • 28개의 사전 정의된 방정식과 1D, 2D 데카르트 및 원통 좌표의 다중 물리 모드와 전체 3D.
  • 커스텀 사용자 정의 PDE 방정식 지원
  • 열기 사이의 메시 및 지오메트리 가져오기, 내보내기 및 변환FOAM, SU2, Dolfin/FNICS XML, GiD,[22] Gmsh, GMV,[23] Triangle(PSLG) 및 플레인 ASCII 그리드 형식.[24]
  • ParaView Glance, Plotly 및 결과의 소셜 공유를 통한 온라인 포스트프로세서 및 이미지 내보내기

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "FEATool Multiphysics homepage".
  2. ^ "FEM Multiphysics Simulation for MATLAB!? (engineer.com)".
  3. ^ "Engineering - FEM Multiphysics Simulation for MATLAB (engineering.com)".
  4. ^ "Modeling the Effects of Increased Glucose Concentration on Intraocular Pressure CSURE 2014 Summer Program" (PDF).
  5. ^ "Multiple Scale Modeling for Predictive Material Deformation Analysis" (PDF).
  6. ^ "the Department of Civil Engineering at the University of Memphis CIVIL 7117 course notes".
  7. ^ "Department of Mathematics at Lamar University course notes".
  8. ^ "Topology Optimization Modeling with MATLAB and FEATool Multiphysics".
  9. ^ "FEATool Multiphysics online documentation suite".
  10. ^ "Designing Easy To Use Simulation and Technical Software".
  11. ^ "What is Multiphysics CAE Simulation?". Archived from the original on 2017-03-24. Retrieved 2017-03-23.
  12. ^ OpenCFD. "OpenFOAM® - Official home of The Open Source Computational Fluid Dynamics (CFD) Toolbox". www.openfoam.com. Archived from the original on 22 September 2016.
  13. ^ "The FEniCS Project page". The FEniCS Project. Retrieved 28 July 2016.
  14. ^ "Digital Engineering Editor's Pick: FEATool Multiphysics 1.4 (digitaleng.news)". Archived from the original on 2018-07-24. Retrieved 2018-07-23.
  15. ^ De Vahl Davis, G. (1996). "Benchmark computations of laminar flow around a cylinder". Flow Simulation with High-Performance Computers II, Notes on Numerical Fluid Dynamics. 52 (3): 547–566. doi:10.1002/fld.1650030305.
  16. ^ On higher order methods for the stationary incompressible Navier-Stokes equations (PhD). University of Heidelberg. 1998. CiteSeerX 10.1.1.38.533.
  17. ^ John, Volker; Matthies, Gunar (2001). "Higher-order finite element discretizations in a benchmark problem for incompressible flows". International Journal for Numerical Methods in Fluids. 37 (8): 885–903. CiteSeerX 10.1.1.42.8087. doi:10.1002/fld.195.
  18. ^ "Black-Scholes custom equation and PDE modeling tutorial".
  19. ^ "Comparison of open source mesh generators (GiD, Gmsh, and Triangle)".
  20. ^ Shewchuk, Jonathan Richard (1996). Triangle: Engineering a 2D quality mesh generator and Delaunay triangulator. Applied Computational Geometry Towards Geometric Engineering. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 1148. pp. 203–222. CiteSeerX 10.1.1.62.1901. doi:10.1007/BFb0014497. ISBN 978-3-540-61785-3.
  21. ^ Persson, Per-Olof; Strang, Gilbert (2004). "A Simple Mesh Generator in MATLAB". SIAM Review. 46 (2): 329–345. CiteSeerX 10.1.1.84.7905. doi:10.1137/S0036144503429121.
  22. ^ "GiD - The personal pre and post processor homepage".
  23. ^ "GMV - The General Mesh Viewer homepage". Archived from the original on 2013-09-26. Retrieved 2018-07-23.
  24. ^ "FEATool Multiphysics technical specifications".

외부 링크