Учебного трека Версия 0 27. 03. 2013 программа учебного трека «В

ПРОГРАММА УЧЕБНОГО ТРЕКА

«Возможности открытых пакетов (Salome/OpenFOAM/Paraview) для решения задач МСС»

Время

Блок

Ведущий

Содержание

Примечание

01.07

2013

Понедельник

День 1

9:00

Введение

Аветисян А.И.

ИСП РАН. Программа ‘Университетский кластер’. Облачные вычисления.

Web-лаборатория UniHUB.

9:30

Лекция 1Обзор открытых пакетов для решения задач МСС

Стрижак С.В.

Крапошин М.В.

Рассматриваются различные подходы для решения задач МСС (механика сплошной среды). Проводится сравнение возможностей коммерческих и открытых пакетов. На примере ОС CAELinux проводится обзор открытых пакетов для решения задач МСС. CAELinux построена на базе Ubuntu. Предназначена для научных расчетов и математического моделирования с использованием МКЕ и МКО для задач гидродинамики и прочности. Проводится краткий обзор пакетов Salome, Elmer, Code-Saturne, Code-Aster, FDS, OpenFOAM, Paraview. Приводятся примеры решения акедемических и промышленных задач, в том числе с использованием суперкомпьютерных технологий.

10:20

Перерыв

10:25

Лекция 2

Возможности web лаборатории UniHUB

Самоваров О.И.

Созданная технологическая платформа UniHUB (www.unihub.ru) объединяет в концепции ‘облачных’ вычислений такие возможности как доступ к ресурсам (высокопроизводительные системы, хранилища данных, центры компетенции), передача знаний (лекции, семинары, лабораторные работы) и механизмы, поддерживающие деятельность сообщества профессионалов. В частности, платформа позволяет создать предметно-орентированные Web-лаборатории. Системный программный стек платформы включает себя Linux/Debian, Joomla, PHP, MySQL, OpenVNZ, OpenPBS, Globus Toolkit. В рамках одного из проектов, выполняемых в рамках программы «Университетский кластер» ведутся работы целью, которых является интеграция в вычислительную инфраструктуру свободных прикладных пакетов, обеспечивающих полный цикл решения задач механики сплошной среды и аэродинамики: SALOME, OpenFOAM, ParaView. Рассказывается о возможностях работы с планировщиком задач OpenPBS на вычислительном кластере.

11:10

Кофе-брейк

11:40

Лекция 3

Пакет OpenFOAM

Крапошин М.В.

Стрижак С.В.

OpenFOAM (Open Field Operation and Manipulation) – это набор средств языка программирования С++ для настройки и расширения численных решателей для задач механики сплошной среды, включая вычислительную гидродинамику. Он поставляется с растущим набором написанных решателей, применимых к широкому кругу задач. Проводится сравнение двух различных направлений (основная и расширенная версии) в развитии пакета OpenFOAM. Численная методика, заложенная в коде, основывается на методе контрольного объема для неструктурированных сеток. Для аппроксимации временных и конвективных членов в уравнениях используются различные устойчивые схемы второго порядка точности. Связь между полями скорости и давления реализуется при помощи SIMPLE-подобной и PISO процедур. Пакет представляетт собой отдельные самостоятельные модули. Рассматривается структура каталогов. Обсуждаются особенности построения расчетного примера, различные расчетные схемы и граничные условия. Проводится классификация решателей и утилит.

12:30

Перерыв

12:35

Демонстрация

Работа в OpenFOAM

Крапошин М.В.

Демонстрация подготовки и запуска на счет тестового примера в OpenFOAM.

Переключение между различными версиями OpenFOAM.

13:30

ОБЕД

14:30

Лабораторная 1

Расчет течения в каверне

Крапошин М.В.

Стрижак С.В.

В рамках данной лабораторной работы рассматривается течение в каверне с подвижной крышкой. Исследуется плоское течение несжимаемой ньютоновской жидкости при числах Re, соответствующих ламинарному и переходному режимам: 100 и 1000, соответственно. Расчет проводится с помощью решателя icoFoam. Обсуждаются особенности подготовки расчетного примера, подготовки расчетной сетки с помощью утилиты blockMesh. Исходными данными являются скорость движения крышки и давление. В результате расчета можно получить распределение давления, поле скорости, построить линии тока.

15:30

Лабораторная 2

Расчет обтекания обратного уступа

Крапошин М.В.

Стрижак С.В.

В работе рассматривалась задача о моделировании течения для случая обтекания обратного уступа дозвуковым потоком несжимаемого газа. Уравнения для связи скорости и давления решаются итерационным алгоритмом SIMPLE (решатель simpleFoam). В результате расчета могут быть получены значения компонент скорости, давления, подсеточной кинетической энергии, пульсационные составляющие, спектральные характеристики пульсации давления. С помощью решателя pisoFoam и подхода LES проводится расчет нестационарного режима течения. Визуализация проводится с помощью пакета Paraview.

16:30

Лабораторная 3

Суперкомпьютер «Ломоносов»

Сибгатуллин И.Н.

Знакомство с возможностями и работа с суперкомпьютером «Ломоносов».

Особенности настройки и работа с OpenFOAM.

17:30

Окончание дня 1

02.07

2013

Вторник

День 2

9:30

Лекция 4

Пакет Salome и Пакет Paraview

Крапошин М.В.

Рассматривается платформа SALOME: создание геометрии и расчетной сетки, и пакет Paraview для визуализации результатов расчетов. В пакете Salome модуль работы с геометрией GEOM позволяет создавать и экспортировать геометрию из другой программы, сохранять геометрию в расчетный файл, а модуль работы с расчетной сеткой SMESH поддерживает элементы следующих типов: гексаэдер, тетраэдер, пирамида, призма и многогранник. Рассмотрено применение Paraview для визуализации на примере решения задач аэрогидродинамики, основные операции, связанные с визуализацией и анализом полученных в результате расчетов полей.

10:20

Перерыв

10:25

Лекция 5

Демонстрация

Работа в Salome и Paraview

Крапошин М.В.

Демонстрация подготовки тестового примера в Salome.

11:10

Кофе-брейк

11:40

Лекция 6 Прикладные задачи аэродинамики и аэроакустики

Стрижак С.В.

Мичкин А.А.

Епихин А.С.

Рассматриваются возможности пакета OpenFOAM для решения задач аэродинамики. В пакете существуют различные решатели : simpleFoam, pisoFoam, rhosimpleFoam, rhopisoFoam, MRFsimpleFoam, sonicFoam, rhoCentralFoam, dbnsFoam. Рассматриваются решатели с поддержкой динамических сеток. Обсуждается решатель, основанный на годуновских схемах: flux vector splitting (HLLC и производные) , flux difference splitting (ROE), центральные (Local Lax-Freidrichs), схемы AUSM и Rusanov, доступные ограничители (SlopeLimiter). Обсуждаются особенности выбора расчетных схем и граничных условий. Возможности для моделирования турбулентных течений. Подходы RANS/LES/DES. Различные модели турбулентности. Акустические аналогии.

12:30

Перерыв

12:35

Лекция 7Задачи аэрогидроупругости

Щеглов Г.А.

Рассматриваются вопросы аэрогидроупругости: совместное решение уравнений упругой динамики элемента конструкции с уравнениями гидродинамики. Центральным вопросом является построение интерфейса «Жидкость-Конструкция (Fluid-Structure Interface — FSI)» на подвижной деформируемой стенке обтекаемого тела. Для моделирования динамики жидкости предполагается использовать пакет OpenFOAM с решателями типа FSI. Обсуждаются вопросы выбора пакета для моделирования динамики конструкции

13:30

ОБЕД

14:30

Лабораторная 4

Расчет с использованием Salome/OpenFOAM/Paraview

Крапошин М.В.,

Стрижак С.В.

Подготовка простейшей геометрии (цилиндр, сфера, канал) в пакете Salome. Задание граничных поверхностей. Построение расчетной сетки в Salome с использованием тетраэдров и гексаэдров. Сохранения данных и конвертация сетки в формат OpeFOAM. Подготовка расчетного примера. Расчет обтекания цилиндры и сферы внешнем потоком. Расчет трансвукового течения в канале. Варьирование исходными данными. Обработка результатов.

15:30

Лабораторная 5

Моделирование свободной конвекции в комнате с подогревом

Крапошин М.В.,

Стрижак С.В.

Рассматривается течение сжимаемой жидкости (воздух) с дозвуковыми скоростями под воздействием архимедовой силы в кубическом замкнутом объёме. Подъёмная сила возникает в результате нагрева среды в некоторой области нижней стенки. Входными параметрами являются температура нагреваемого тела, модель турбулентности, скорость и давление в набегающем потоке. Обсуждаются особенности задания граничного условия для температуры. Для расчета используется решатель buoyantPimpleFoam.

16:30

Лабораторная 6

Задачи гидроупругости

Щеглов Г.А.

Рассматривается тестовые примеры. Расчет обтекания упругой балки в потоке жидкости, расчет течения в каверне с упругой стенкой. Рассматриваются цели, задачи, ожидаемые эффекты. Проводится знакомство со структурой электронной расчетной схемы задачи FSI. Выполняется обработка результатов расчета. Обсуждение результатов. В качестве решателя используется icoFSIFoam.

17:30

Лабораторная 7

Прикладные задачи аэродинамики

Стрижак С.В.

Рассматриваются тестовые примеры. Расчет обтекании сверхзвуковым потоком обратного уступа, расчет обтекания профиля крыла дозвуковым и сверхзвуковым турбулентным потоком. Решатели rhoCentralFoam, simpleFoam, pisoFoam, sonicFoam.

18:00

Окончание дня 2

03.07

2013

Среда

День 3

9:30

Лекция 8

Численные методы линейной алгебры в OpenFOAM

Марчевский И.К.

Проводится классификация итерационных методов решения СЛАУ. Рассматриваются методы релаксационного типа и методы крыловского типа. Методы сопряженных и бисопряженных градиентов. Решение СЛАУ с симметричными матрицами и систем общего вида. Обусловленность матрицы СЛАУ.

10:20

Перерыв

10:25

Лекция 9

Итерационные методы решения СЛАУ в OpenFOAM

Марчевский И.К.

Понятие о предобуславливании СЛАУ, методы построения предобуславливателей. Многосеточные методы и многосеточные предобуславливатели. Использование различных численных методов для решения СЛАУ, возникающих при проведении расчетов в OpenFOAM (BiCG, PBiCG, PBiCGStab, GAMG).

11:10

Кофе-брейк

11:40

Лекция 10 Расширенные возможности OpenFOAM

Крапошин М.В.

Рассматривается архитектура пакета OpenFOAM с точки зрения исходного кода. Проводится обзор основных возможностей языка программирования C++. Использование технологий C++ (инкапсуляция, наследование, полиморфизм) в OpenFOAM. Особенности сборки исходного кода. Уровни абстракции в OpenFOAM. Основные классы в OpenFOAM (polyMesh, fvMesh, Time, Field, fvPatchField, lduMatrix, fvMatrix, fvc, fvm). Примитивы системного уровня. Представление полей в OpenFOAM. Представление разреженных матриц. Дискретизация слагаемых в уравнениях. Особенности реализации кода (Code styling). Создание собственного решателя. Особенности реализации класса Pstream для параллельных вычислений в OpenFOAM.

12:30

Перерыв

12:35

Лекция 11

Многофазные течения

Сибгатуллин И.Н.

В лекции представлен обзор и классификация имеющихся подходов моделирования многофазных течений реализованных в OpenFOAM. Проведено сравнение лагранжева траекторного подхода и эйлерова подхода. Показаны преимущества и недостатки каждого из методов. Рассматриваются области приложения. Основное внимание будет уделено моделированию многофазных турбулентных течений. В рамках лекции будут представлены примеры использования различных солверов при расчете на вычислительном кластере. Рассматриваются решатели twoPhaseEulerFoam, bubleFoam, cavitatingFoam.

13:30

ОБЕД

14:30

Лабораторная 8

Итерационные методы решения СЛАУ

Марчевский И.К.

Итерационные методы решения СЛАУ в OpenFOAM. Работа с матрицами.

15:30



Страницы: 1 | 2 | Весь текст