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MpCCI—多物理场耦合工具

MpCCI 是由德国 Fraunhofer 的科学计算和计算方法研究所(简称SCAI)开发的基于网格的交互式耦合程序。今天,在许多科学研究和工程应用领域里,单一学科的仿真分析已经不能满足人们更详细更准确的要求,在现实世界中,许多现象是多个物理场相互作用不可分割的。为了得到更高质量的数值仿真结果,模拟多学科耦合作用的要求不断增加,将不同学科的仿真分析耦合在一起,变得越来越重要。

MpCCI根据松耦合的原理,为已有的商业软件或非商业程序提供了独立的多学科耦合分析平台。松耦合可以灵活、方便地利用各学科现有的商业软件进行耦和分析,采用计算机并行技术,可以解决大型复杂的工程问题。

 

MpCCI的主要功能与特点

l  世界上使用最广的耦合软件

Ø  耦合代码:STAR-CDSTAR-CCM+FLUENTCFXNumecaPermasIcePAKABAQUSANSYSMSC.MarcMSc.Nastran

Ø  相似性界面、交互式操作,易学易用;

Ø  被世界多个行业企业采用。

 

             MpCCI支持的接口  

 

l  MpCCI支持多种耦合形式

Ø  MpCCI内部采用笛卡尔(Cartesian)坐标系, MpCCI自动识别耦合区域;

Ø  MpCCI支持各种类型的耦合区域:1D2D3D

Ø  MpCCI支持的网格形式包括:LINETRI-3TRI-6QUAD-4QUAD-8TET-4PYRAMID-5PRISM-6HEX-8等,可以解决任何形状复杂的耦合问题。

 

l  MpCCI支持多种相邻节点的搜索和插值

Ø  MpCCI采用效率较高的桶式预接触搜索算法判断网格匹配和不匹配;

Ø  MpCCI提供了三种形式的网格插值:标准插值、基于公共点的映射算法以及基于网格匹配和相邻最近的点的插值;

Ø  根据插值物理量性质的不同,插值数据分为位移、速度、温度等耦合界面所传递的数据量总和不相等的非守恒量以及水、流量等耦合界面传递的数据量总和必须相等守恒量。

 


l  MpCCI支持网格重构

Ø  MpCCI允许按照原来的几何重新生成新的网格。网格重构一般分为网格移动、节点重置、网格增加或者局部减少等几种形式;

Ø  在定义耦合网格的映射方案时考虑了映射方案、物理量的性质、单元类型等三个方面的因素。

 

              MpCCI软件架构

 

l  MpCCI的通信模式

Ø  MpCCI采用客户端和服务器(client-server)的模式进行分层通信,当MpCCI服务器收到一个耦合软件的申请时,MpCCI服务器就通过标准的TCP/IP网络协议去读相应客户机的数据,然后把结果返回客户机;

Ø  如果参与耦合的软件内部采用并行模式计算,其通信就在MPI层内进行,MpCCI服务器不进行干预;

Ø  MpCCI服务器的数据传输采用两种模式:块传输和同步点。

 

 

应用领域与成功的案例

MpCCI——航空航天领域

 

          Airbus的A340-300颤振分析   

 

 

          机翼结构耦合分析

 

Ford的冲压件与碰撞耦合模拟

 

MpCCI——汽车行业

 

 

                TRW的安全气囊气体发生器耦合分析

 

MpCCI——机械电子行业

 

 

         高温条件下的疲劳寿命预报

 

 

                      油箱流固耦合分析

 

 

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