QuickerSim CFD Toolbox jest narzędziem umożliwiającym inżynierom wykonywanie symulacji cieplno-przepływowych (Computational Fluid Dynamics, CFD) w MATLABie.
Symulacje cieplno-przepływowe
Komputerowe symulacje przepływów i wymiany ciepła umożliwiają rozwiązywanie zagadnień przepływu płynów za pomocą metod numerycznych. Zagadnienia te są obecne w każdej dziedzinie życia. Dzięki możliwości symulowania ich za pomocą CFD możliwe jest policzenie między innymi opływu powietrza wokół skrzydła samolotu, przepływu krwi w żyłach i sercu czy transportu zanieczyszczeń w sieci wodociągowej. QuickerSim CFD Toolbox for MATLAB jest oparty na Metodzie Elementów Skończonych (ang. Finite Element Method, FEM). Toolbox operuje na siatkach niestrukturalnych i pozwala na symulacje w dwóch i trzech wymiarach.
Komercyjne oprogramowanie CFD vs. Opensource
Firma QuickerSim nie jest jedyną firmą tworzącą tego typu oprogramowanie. Jednakże oprogramowanie komercyjne, nie dość, że jest bardzo drogie – najbardziej wyspecjalizowane licencje mogą kosztować niekiedy kilkaset tysięcy dolarów – to bardzo często jest niedopasowane do potrzeb danego klienta: często tym samym oprogramowaniem liczony jest zarówno przepływ powietrza w kanałach wentylacji w laptopie jak i silnik rakietowy. Z drugiej strony, istnieją również opensource’owe rozwiązania takie jak OpenFoam. Jego największą wadą jest bardzo wysoki próg wejścia – nauka obsługi tego oprogramowania może zająć nawet kilka lat i wymaga znakomitych umiejętności programistycznych w trudnych językach niskiego poziomu jak np. C++.
QuickerSim CFD Toolbox for MATLAB
QuickerSim CFD Toolbox for MATLAB jest kompromisem pomiędzy jednym a drugim rozwiązaniem. MATLAB, jako środowisko dobrze znane inżynierom, gwarantuje niski próg wejścia. Dzięki temu osoba, która nie jest ekspertem w dziedzinie obliczeniowej mechaniki płynów jest w stanie w dużo szybszy sposób przeprowadzać tego typu symulacje. MATLAB w pełnej wersji oferowanej przez producenta posiada 107 toolboxów, przy czym żaden z nich nie nadaje się do analizowania przepływów. Ta możliwość powstała dopiero dzięki QuickerSim.
Nowe wydanie programu – wersja 2.3
W maju 2018 pojawiło się nowe wydanie programu – wersja 2.3.
QuickerSim CFD Toolbox for MATLAB wersji 2.3 oferuje szereg nowych funkcjonalności i ulepszeń wydajności, umożliwiających użytkownikom radzenie sobie z szerszą gamą przypadków CFD. Narzędzia zawarte w najnowszej wersji zwiększają niezawodność, wydajność i szybkość symulacji CFD, jak również szereg poprawek natury użytkowej. Kluczową poprawą jest znaczne zwiększenie wydajności wykorzystania pamięci RAM. Teraz możliwe jest wykonywanie symulacji CFD o rozmiarze kilkuset tysięcy elementów nawet na laptopach i domowych komputerach z ograniczoną ilością pamięci RAM.
Nowe funkcje
Lista ogólnych aktualizacji i nowych funkcji najnowszego QuickerSim CFD Toolbox for MATLAB została zamieszczona poniżej:
- Poprawa precyzji oraz implementacja modelu turbulencji k-l w 3D
- Radiacyjny transfer ciepła w 2D i 3D
- Nowy iteracyjny solwer dla dużych liniowych układów równań, umożliwiający wykonywanie złożonych symulacji, nawet na laptopach i domowych komputerach. Solwer korzysta z metod podprzestrzeni Kryłowa, takich jak GMRES, a także z metody Algebraic Multigrid (AMG).
- Renumeracja Cuthill-McKee dla bezpośredniego, natywnego solwera MATLABA dla poprawy wydajności
- Nowe funkcje wejścia/wyjścia, służące do integracji z zewnętrznym oprogramowaniem CFD, takie jak:
- Import i eksport siatek do programu Ansys Fluent
- Dedykowana funkcja eksportu danych do ParaView
- Import siatki w formacie binarnym dla GMSH
- Ulepszenie narzędzi do pre- i postprocessingu.
- Skryptowa generacja siatki dla podstawowych geometrii
- Poprawiona manipulacja rzędem siatki
Obecnie Toolbox jest wdrażany także jako narzędzie edukacyjne i badawcze np. na Politechnice Warszawskiej.