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多物理场耦合软件MpCCI
概述

MpCCI软件是由德国Fraunhofer研究所科学计算法则研究室(SCAI)开发的面向多学科、多物理场的专业接口软件,提供独立于应用程序的接口来耦合不同的仿真代码。由于开发者在并行耦合计算领域深厚的研发基础和领先的学术地位,实际上MpCCI已经成为全球唯一的多物理场耦合分析的工业标准,是客户耦合分析必备的平台和工具。

  • MpCCI支持耦合数据的实时双向传递,可以实现瞬态计算的耦合;
  • MpCCI支持大部分主流商业仿真软件之间的耦合计算,包括ABAQUS、ANSYS、Msc.Nastran、MSC.Marc、FLUENT、STAR-CD、STAR-CCM+、OpenFOAM 、NUMECA、IcePak、TAI Therm、FLUX、Jamg、Flowmaster、Matlab、MSC.Adams、SIMPACK等;
  • MpCCI支持用户开发程序与商业软件之间的耦合;
  • MpCCI支持多种耦合模式,包括流固耦合、热固耦合、热辐射耦合、电磁流场耦合、一三维流场耦合等;
  • MpCCI支持多于两个软件的同时耦合;
  • MpCCI支持多种维度模型的耦合,包括二维模型、二维轴对称模型的耦合等;
  • MpCCI支持非完全匹配区域的耦合,在非匹配区可选择默认值、插值等多种数据处理方式;
  • MpCCI可对传递耦合量进行时间Ramp、时间步插值等处理方式;
  • MpCCI支持不同操作系统之间的跨平台耦合计算,支持耦合代码自身的并行计算;
  • MpCCI支持耦合代码之间时间步长不一样的时间异步计算;
  • MpCCI支持一个时间步内多次传递数据直至收敛的隐式耦合模式;
  • MpCCI允许所耦合软件各自独立建模,从而大大降低对于工程师的要求;
主要功能

MpCCI耦合环境(MpCCI CouplingEnvironment)

金属加工流映射工具(MpCCI MetalMapper)

流固映射工具(MpCCI FSIMapper)

多物理场耦合分析库(MpCCI MapLib)

MpCCI Coupling Environment

MpCCI FSIMapper

MpCCI Mapper

MpCCI ArcLib

MpCCI Coupling Environment

     MpCCI Coupling Environment是一款静态和瞬态多物理问题仿真程序的双向耦合接口,提供独立于应用程序的接口来直接耦合不同的仿真代码。MpCCI Coupling Environment已被公认为仿真代码耦合的事实上中立标准,并提供了多物理场耦合的框架。在MpCCI Coupling Environment中,工程师可以组合数个现成的仿真模型,定义耦合变量,并选择最适合的耦合方法。MpCCI Coupling Environment可应用于机械设计中气动弹性与柔性元件的流固耦合、涡轮机械应用中的热应力和振动仿真、车辆和机械动力学的多体系统和三维结构模型耦合、汽车热管理中的流体与辐射耦合、电子元件中的热和磁流体力学效应、生物医学应用中的流体-结构相互作用等领域。

MpCCI Coupling Environment.png



MpCCI FSIMapper

    MpCCI FSIMapper是一款将CFD仿真结果单向传递和映射到FEA模型的接口程序。它能够读取各种CFD导出格式并输入到AbaqusAnsysNastran模型中,可以在三维空间中的不同二维曲面网格之间进行插值,可以读取和映射的量包括流体薄膜温度、壁面传热系数、壁面热流、标准压力、复数压力以及力密度。MpCCI FSIMapper可以对瞬态CFD结果进行傅里叶变换,将压力分解为固定部分和波动部分,以复数形式映射到结构模型并进行振动仿真。此外,还可以使用MpCCI FSIMapper比较两种几何图形。

MpCCI FSIMappe.png

MpCCI Mapper

      MpCCI Mapper是一款将制造和加工成形结果单向传递和映射到碰撞和结构分析中的接口程序。部件的碰撞行为不仅取决于设计几何和材料特性,而且还受制造历史的影响。局部厚度减小或冲压过程产生的残余应力峰值可导致部件失效,而这种失效可能会限制整个组件的功能,尤其是局部硬化步骤可能产生相比例梯度或影响残余应力,从而影响碰撞零件的动态行为。MpCCI Mapper允许通过计算两个模型之间的局部距离来检查它们的几何一致性。(自动)网格对齐有助于调整两个模型的位置(如果它们不在同一个坐标系中)。稳健的映射算法能够为所有标准壳单元和网格类型传递各种物理量(基于节点、单元或壳层的位置)。该映射适用于不同的积分类型以及源模型和目标模型厚度方向上不同数量的积分点。通过使用所谓的“反向映射验证”,用户可以检查和估计局部不兼容网格离散化对映射质量的影响。以类似的方式,用户可以将实验数据(例如来自Atos、Argus或autoglid等成形分析工具)与仿真结果进行比较。MpCCI Mapper可以提供局部数量差异图像,然后可以用来调整成形仿真的参数。

MpCCI Mapper.png


MpCCI ArcLib

      MpCCI ArcLib是一个利用ANSYS Emag和ANSYS Fluent建立电弧仿真模型的库。从熔化,焊接和照明到开关设备的各种工业应用中都会产生电弧。放电现象由磁流体动力学方程控制,并需要考虑洛伦兹力、欧姆加热和辐射输运。由此产生的电弧与气体可压缩流动的动力学耦合。MpCCI Coupling Environment提供了一个多物理耦合的解决方案框架,可以将复杂问题细分为更小的问题,每个物理问题都可以由一个单独的求解器来解决。除了高度耦合的物理方面,等离子体的建模也存在挑战,等离子体的物理性质是建模电弧行为的关键之一。MpCCI ArcLib的开发提供了模拟电弧现象的能力。这是一个MpCCI Coupling Environment的附加插件,用于基于ANSYS Emag和ANSYS Fluent的电弧仿真。MpCCI ArcLib软件包中包含了最佳实践的耦合仿真算法,支持不同的策略来建模接触运动,例如在计算过程中重新划分电弧区域网格,或使用一组预定义的网格来保证模拟过程中的最低单元质量。除了耦合仿真增强功能外,该工具还包括工业中使用的电弧建模的标准近似值:LTE近似计算的材料属性、流动求解器中标准辐射模型的改进以及电弧与电极(弧根)的相互作用。

MpCCI ArcLib.png

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