Czym jest obróbka danych z obliczeń CFD?

Odpowiednia obróbka wyników (czy tzw. „post-processing”) jest kluczową częścią procesu symulacyjnego. Zazwyczaj wymaga wcześniejszego przygotowania modelu pod kątem późniejszego zbierania danych wynikowych. Dużym ułatwieniem jest jednak możliwość definiowania opcji analizy danych obliczeń CFD już po uzyskaniu wyników. Upraszcza to otrzymanie dokładnych parametrów wyjściowych z lokalizacji, które są najbardziej kluczowe dla modelowanego procesu.

Istotna często bywa również atrakcyjność wizualna prezentowanych danych, co przyciąga uwagę odbiorców i podnosi walory marketingowe. Dobry post-processing to również precyzyjna informacja zwrotna dla inżyniera prowadzącego projekt w stronę optymalnego rozwiązania.

XFlow znakomicie realizuje te założenia dla szerokiej gamy symulowanych zjawisk przepływowych. W poniższym artykule postaram się przybliżyć niektóre narzędzia obróbki wyników dostępne w tym oprogramowaniu.

Dostępne narzędzia obróbki wyników

Aby wyświetlać dane, trzeba najpierw zdefiniować ich zrzut do pamięci. XFlow pozwala określać tryb zbierania danych (chwilowe oraz uśrednione), częstotliwość zapisu, początek zapisu danych oraz zachowanie punktu wyjściowego do dalszych obliczeń. Użytkownik ma również możliwość określenia, jakie parametry mają być zapisywane oraz w jakim formacie. Przed obliczeniami można również określić punkty, powierzchnie i objętości, z których ma być wyprowadzany konkretny parametr.

Wyniki są dostępne do wglądu na bieżąco w czasie symulacji i mamy możliwość tworzenia elementów wyświetlania danych nawet w trakcie obliczeń. Oprócz reprezentacji graficznych wysoką wartość mogą mieć informacje liczbowe przestawiane w postaci wykresów, które prezentują wybrane parametry zbierane z domeny obliczeniowej. Takie dane można naturalnie zapisywać w formacie arkuszy kalkulacyjnych do późniejszej obróbki i porównywania.

Bardzo wygodną funkcjonalnością jest możliwość importu oraz tworzenia dodatkowej geometrii na potrzeby analizy danych także po wykonanych obliczeniach. Może ona pełnić rolę wizualną – uzupełnienie modelu, a także być wykorzystana jako narzędzie do obróbki wyników (np. jako punkt wypuszczania cząstek przy analizie DPM). Dodatkowo występuje również możliwość definicji własnych parametrów („custom fields”), obliczonych na bazie dostępnych danych za pomocą funkcji matematycznych – i to również po zakończonych obliczeniach.

Dane w post-processingu mogą być wyświetlane w postaci surowej, zaczytywanej z komórek z sieci obliczeniowej oraz interpolowanej, wtedy tworzą gładsze przejścia kolorystyczne.

Na tym etapie są dostępne następujące metody wizualizacji danych:

objętościowa reprezentacja poziomów zagęszczenia sieci obliczeniowej,
wizualizacja objętościowa parametrów przepływowych,
wizualizacja parametrów na powierzchni geometrii,
aktywowanie widoku Izo-konturów,
płaszczyzny cięcia, na których wyświetlane są rozkłady parametrów oraz struktury sieci obliczeniowej,
Izo-powierzchnie parametrów,
wstawianie znaczników przepływu (bezmasowe cząstki lub analiza DPM, z uwzględnieniem bezwładności cząstek oraz ich interakcji ze ścianą),
wyświetlanie danych z określonych lokalizacji punktowych, liniowych (wykresy XY), powierzchniowych i objętościowych,
płaszczyzny odcięcia, pozwalające na wgląd w wybrane regiony modelu,
definiowanie kamer, czyli zapisanych widoków, których parametry kąta widzenia oraz położenia można określać za pomocą równań,
kontrola nad dodatkową geometrią wstawioną na potrzeby obróbki wyników.

Zestaw takich elementów obróbki danych można również eksportować do zastosowania w innych projektach, co przyspiesza analizę wyników kolejnego modelu.

XFlow oferuje również łatwe tworzenie animacji, które mogą zawierać ruch kamery zdefiniowany w postaci funkcji czasu oraz sekwencję zmian narzędzi wizualizacji wyników. Wygodne jest tworzenie animacji przez dodawanie klatek kluczowych do osi czasu symulacji, które zawierają informację o kącie widzenia kamery oraz widoczności elementów wyświetlania wyników.

Naturalnie, program oferuje również łatwe dostosowanie wyglądu geometrii. Użytkownik może ustawić kolor, przeźroczystość, wizualną chropowatość powierzchni, jej połysk i stopień emitowania światła. Skorzystać można również z opcji dodania połyskliwej powłoki oraz różnicowania między wyglądem wewnętrznym oraz zewnętrznym. Tak bogaty zestaw daje duże możliwości dostosowania wizualnego reprezentacji modelu, osiągając niemal wizualizacyjną jakość.

Z przykładami zastosowania wspomnianych technik wizualizacji wyników można się zapoznać przeglądając pozostałe artykuły na naszym blogu z zakresu symulacji CFD w środowisku XFlow, a także w kolejnym akapicie.