非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格仿真
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非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格仿真的視頻教程
COMSOL結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的連接
COMSOL結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的連接
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icem 結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分實(shí)例
1、學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分的相關(guān)命令； 2、學(xué)習(xí)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分的相關(guān)命令； 3、學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分的方法；
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ICEM結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格劃發(fā)
1、查看網(wǎng)格方法； 2、結(jié)構(gòu)網(wǎng)格非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格一般畫法； 3、結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格交界面共節(jié)點(diǎn)的方法；
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非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格仿真的實(shí)例教程
背 景
在過去數(shù)十年中非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格被廣泛應(yīng)用于工業(yè)仿真領(lǐng)域，例如著名商業(yè)CFD軟件Fluent以及開源CFD軟件OpenFOAM都采用了基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限體積法，而大多數(shù)結(jié)構(gòu)分析軟件例如Abaqus、Nastran等都采用了基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限元法。非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的流行不是沒有原因的。幾乎所有的工程幾何結(jié)構(gòu)都是非常復(fù)雜的，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格雖然在精度和收斂性等方面有優(yōu)勢，但復(fù)雜幾何高質(zhì)量結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成的難度和效率卻限制了其通用性。相反，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格以其生成快速和適應(yīng)復(fù)雜幾何的特性，成為工業(yè)仿真領(lǐng)域的主流。
結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（上）與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（下）
挑 戰(zhàn)
由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原因，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格相比于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，其算法計(jì)算訪存比更低，同時(shí)訪存更加離散。另一方面，隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)架構(gòu)演變，相較浮點(diǎn)性能的大幅提升，內(nèi)存帶寬日益成為瓶頸，讓非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格仿真計(jì)算更加受限。架構(gòu)演變也催生了多樣的編程模型和加速庫。在太湖之光等先進(jìn)超級(jí)計(jì)算機(jī)上，對(duì)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格算法進(jìn)行優(yōu)化加速，往往十分復(fù)雜且開發(fā)量巨大。這四方面的問題，讓非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格仿真計(jì)算在太湖之光上的性能，成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
太湖之光上非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格“四大問題”
離散訪存：非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格不同于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，其相關(guān)數(shù)據(jù)在內(nèi)存中無法以規(guī)則的方式存儲(chǔ)，導(dǎo)致訪問具有分散和不連續(xù)的特性。換句話說，在仿真計(jì)算中，我們需要進(jìn)行大量的臨近插值積分，但是非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格單元的鄰居卻無法像結(jié)構(gòu)網(wǎng)格一樣連續(xù)規(guī)則地在內(nèi)存中找到。離散訪存的結(jié)果，就是讓連續(xù)獲取數(shù)據(jù)中有大量無效數(shù)據(jù)，或者只能跳躍地獲取數(shù)據(jù)片段，從而損失有效的內(nèi)存帶寬。
展開 一、背景
在過去數(shù)十年中非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格被廣泛應(yīng)用于工業(yè)仿真領(lǐng)域，例如著名商業(yè)CFD軟件Fluent以及開源CFD軟件OpenFOAM都采用了基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限體積法，而大多數(shù)結(jié)構(gòu)分析軟件例如Abaqus、Nastran等都采用了基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限元法。非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的流行不是沒有原因的。幾乎所有的工程幾何結(jié)構(gòu)都是非常復(fù)雜的，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格雖然在精度和收斂性等方面有優(yōu)勢，但復(fù)雜幾何高質(zhì)量結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成的難度和效率卻限制了其通用性。相反，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格以其生成快速和適應(yīng)復(fù)雜幾何的特性，成為工業(yè)仿真領(lǐng)域的主流。
結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（上） 與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格（下）
二、挑戰(zhàn)
由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原因，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格相比于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，其算法計(jì)算訪存比更低，同時(shí)訪存更加離散。另一方面，隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)架構(gòu)演變，相較浮點(diǎn)性能的大幅提升，內(nèi)存帶寬日益成為瓶頸，讓非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格仿真計(jì)算更加受限。架構(gòu)演變也催生了多樣的編程模型和加速庫。在太湖之光等先進(jìn)超級(jí)計(jì)算機(jī)上，對(duì)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格算法進(jìn)行優(yōu)化加速，往往十分復(fù)雜且開發(fā)量巨大。這四方面的問題，讓非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格仿真計(jì)算在太湖之光上的性能，成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
太湖之光上非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格“四大問題”
離散訪存：
非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格不同于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，其相關(guān)數(shù)據(jù)在內(nèi)存中無法以規(guī)則的方式存儲(chǔ)，導(dǎo)致訪問具有分散和不連續(xù)的特性。換句話說，在仿真計(jì)算中，我們需要進(jìn)行大量的臨近插值積分，但是非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格單元的鄰居卻無法像結(jié)構(gòu)網(wǎng)格一樣連續(xù)規(guī)則地在內(nèi)存中找到。離散訪存的結(jié)果，就是讓連續(xù)獲取數(shù)據(jù)中有大量無效數(shù)據(jù)，或者只能跳躍地獲取數(shù)據(jù)片段，從而損失有效的內(nèi)存帶寬。
展開 對(duì)于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格來說，在數(shù)值離散過程中，需要通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)間的拓?fù)潢P(guān)系獲得所有節(jié)點(diǎn)的幾何坐標(biāo)，而對(duì)于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，由于節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)是顯式的存儲(chǔ)在網(wǎng)格文件中，因此并不需要進(jìn)行任何的解析工作。
非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格求解器只能讀入非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格求解器只能讀入結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。因?yàn)?em>非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格求解器缺少將結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何拓?fù)湟?guī)則映射得到節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的功能，而結(jié)構(gòu)網(wǎng)格求解器無法讀取非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，則是由于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格缺少節(jié)點(diǎn)間的拓?fù)湟?guī)則。當(dāng)前完全的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格求解器已經(jīng)不多了（一些古老的有限差分求解器可能還存在），大多數(shù)的求解器為非結(jié)構(gòu)求解器，因此網(wǎng)格導(dǎo)出形式常常是非結(jié)構(gòu)的。
因此，對(duì)于網(wǎng)格類型：
非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格或結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與網(wǎng)格存儲(chǔ)方式有關(guān)，與網(wǎng)格的形狀無關(guān)。
輸出什么類型的網(wǎng)格，取決于目標(biāo)求解器支持什么類型的網(wǎng)格。
展開 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格就是在一定區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格點(diǎn)可以用統(tǒng)一的編號(hào)，比如三維的網(wǎng)格點(diǎn)可以用連續(xù)i，j，k唯一標(biāo)志并且可以表達(dá)相互之間的位置關(guān)系，比較節(jié)約存儲(chǔ)空間，利于編程計(jì)算，但對(duì)復(fù)雜流場的適應(yīng)性較差；非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格一般是每個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)格單元都有獨(dú)立的編號(hào)，并且最后要附加一個(gè)全場的總編號(hào)來確定每個(gè)單獨(dú)網(wǎng)格之間的關(guān)系，占用的存儲(chǔ)空間較大，編程比較麻煩，但是對(duì)復(fù)雜流場的適應(yīng)性較好。
到目前為止，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)發(fā)展得相對(duì)比較成熟，而非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)由于起步較晚，實(shí)現(xiàn)比較困難等方面的原因，現(xiàn)在正在處于逐漸走向成熟的階段。下面就簡要介紹一些這方面的情況。
1.1結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格
從嚴(yán)格意義上講，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格是指網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)所有的內(nèi)部點(diǎn)都具有相同的毗鄰單元。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成技術(shù)有大量的文獻(xiàn)資料。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格有很多優(yōu)點(diǎn):
1.它可以很容易地實(shí)現(xiàn)區(qū)域的邊界擬合，適于流體和表面應(yīng)力集中等方面的計(jì)算。
2.網(wǎng)格生成的速度快。
3.網(wǎng)格生成的質(zhì)量好
4.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單
5.對(duì)曲面或空間的擬合大多數(shù)采用參數(shù)化或樣條插值的方法得到，區(qū)域光滑，與實(shí)際的模型更容易接近。
它的最典型的缺點(diǎn)是適用的范圍比較窄。尤其隨著近幾年的計(jì)算機(jī)和數(shù)值方法的快速發(fā)展，人們對(duì)求解區(qū)域的復(fù)雜性的要求越來越高，在這種情況下，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成技術(shù)就顯得力不從心了。
結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的生成技術(shù)只要有：代數(shù)網(wǎng)格生成方法。主要應(yīng)用參數(shù)化和插值的方法，對(duì)處理簡單的求解區(qū)域十分有效。
PDE網(wǎng)格生成方法。主要用于空間曲面網(wǎng)格的生成。
1.2非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格
同結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的定義相對(duì)應(yīng)，非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格是指網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的內(nèi)部點(diǎn)不具有相同的毗鄰單元。即與網(wǎng)格剖分區(qū)域內(nèi)的不同內(nèi)點(diǎn)相連的網(wǎng)格數(shù)目不同。從定義上可以看出，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格有相互重疊的部分，即非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格中可能會(huì)包含結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的部分。
非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格技術(shù)從六十年代開始得到了發(fā)展,主要是彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格不能夠解決任意形狀和任意連通區(qū)域的網(wǎng)格剖分的缺欠.到90年代時(shí),非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的文獻(xiàn)達(dá)到了它的高峰時(shí)期.由于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的生成技術(shù)比較復(fù)雜,隨著人們對(duì)求解區(qū)域的復(fù)雜性的不斷提高,對(duì)非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成技術(shù)的要求越來越高.從現(xiàn)在的文獻(xiàn)調(diào)查的情況來看,非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成技術(shù)中只有平面三角形的自動(dòng)生成技術(shù)比較成熟（邊界的恢復(fù)問題仍然是一個(gè)難題，現(xiàn)在正在廣泛討論）,平面四邊形網(wǎng)格的生成技術(shù)正在走向成熟。
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非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格仿真的最新內(nèi)容
熱軋是一種高于材料再結(jié)晶溫度的金屬成形過程。存在許多類型的熱軋工藝，包括結(jié)構(gòu)形狀軋制，其中組件通過輥以獲得所需的形狀和橫截面。
結(jié)構(gòu)鋼是最常見的熱軋材料。結(jié)構(gòu)鋼的常見形狀包括工字鋼、h字鋼、t字鋼、u字鋼和槽鋼。工字梁具有工字形截面。橫截面的水平單元稱為法蘭，垂直單元稱為腹板
熱軋過程包括兩個(gè)基本階段：非穩(wěn)態(tài)階段和穩(wěn)態(tài)階段。熱軋過程的開始和結(jié)束為非穩(wěn)態(tài)階段
該求解器支持任意的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，仿真精度不亞于主流上軟，同時(shí)支持原生GPU計(jì)算，可大幅提升仿真速度。
a、CPU求解結(jié)果與主流商軟對(duì)比
采用VirtualFlow進(jìn)行網(wǎng)格劃生成軟件生成四面體網(wǎng)格，分別通過國外F軟件和自研求解器用該網(wǎng)格進(jìn)行仿真。從仿真的結(jié)果對(duì)比可以看出血管壁面上的壓力分布基本一致，最大高壓絕對(duì)值幾乎一致，最低低壓絕對(duì)值相差10%左右。
該求解器支持任意的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，仿真精度不亞于主流上軟，同時(shí)支持原生GPU計(jì)算，可大幅提升仿真速度。
a、CPU求解結(jié)果與主流商軟對(duì)比
采用VirtualFlow進(jìn)行網(wǎng)格劃生成軟件生成四面體網(wǎng)格，分別通過國外F軟件和自研求解器用該網(wǎng)格進(jìn)行仿真。從仿真的結(jié)果對(duì)比可以看出血管壁面上的壓力分布基本一致，最大高壓絕對(duì)值幾乎一致，最低低壓絕對(duì)值相差10%左右。
另一方面，隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)架構(gòu)演變，相較浮點(diǎn)性能的大幅提升，內(nèi)存帶寬日益成為瓶頸，讓非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格仿真計(jì)算更加受限。架構(gòu)演變也催生了多樣的編程模型和加速庫。在太湖之光等先進(jìn)超級(jí)計(jì)算機(jī)上，對(duì)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格算法進(jìn)行優(yōu)化加速，往往十分復(fù)雜且開發(fā)量巨大。這四方面的問題，讓非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格仿真計(jì)算在太湖之光上的性能，成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
該求解庫是早期應(yīng)基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的仿真需求而開發(fā)的，其全稱為“UNstructured Algebra Package”。
為了解決高實(shí)用性的挑戰(zhàn)，UNAP結(jié)合異構(gòu)眾核處理器多級(jí)并行的特點(diǎn)和稀疏矩陣迭代解法的需求，初步探索了各種預(yù)處理方法在眾核異構(gòu)平臺(tái)上的并行實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
精彩直播預(yù)告
汽車CAE仿真是利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)汽車整車或零部件進(jìn)行數(shù)字化虛擬建模和模擬測試的技術(shù)。通過構(gòu)建高精度的數(shù)字化模型，工程師可以在虛擬環(huán)境中評(píng)估汽車性能、檢測設(shè)計(jì)缺陷、優(yōu)化部件結(jié)構(gòu)等，從而大幅縮短實(shí)體樣機(jī)制造和測試的時(shí)間。其中，涉及到汽車結(jié)構(gòu)的仿真分析工況復(fù)雜，常常關(guān)系到材料、邊界條件和幾何特性的變化。
在汽車結(jié)構(gòu)仿真分析中，有一些特殊場景需要用到非線性有限元分析
Altair SimSolid軟件作為一款快速無網(wǎng)格劃分工具，憑借其獨(dú)特的算法和計(jì)算能力，簡化了工程師和分析師在進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)分析時(shí)的操作。它不僅提高了分析效率，降低了出錯(cuò)的可能性，還為用戶提供了豐富的分析功能和直觀易用的操作體驗(yàn)。在未來，隨著Altair SimSolid的不斷升級(jí)和優(yōu)化，相信它將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為工程師和分析師帶來更多便利和效益。
1、準(zhǔn)確性
雖然SimSolid
Altair官方線下培訓(xùn)日程公布-11月20日，西安，SimSolid無網(wǎng)格快速結(jié)構(gòu)仿真培訓(xùn)
線下培訓(xùn)時(shí)間：2024.11.20
培訓(xùn)地點(diǎn)：西安
溫馨提示：
線下公開培訓(xùn)僅支持報(bào)名后當(dāng)天觀看線上直播，暫不提供回看錄播。
培訓(xùn)席位有限，請至少提前一周報(bào)名，報(bào)名入口請耐心等待帖子更新或添加客服。
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西安市雁塔區(qū)高新錦業(yè)一路
Altair官方線下培訓(xùn)日程公布-9月24日，武漢，SimSolid 無網(wǎng)格快速結(jié)構(gòu)仿真培訓(xùn)
線下培訓(xùn)時(shí)間：2024.9.24-9.25（為期兩天）
培訓(xùn)地點(diǎn)：武漢
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武漢辦公室：
Altair官方線下培訓(xùn)日程公布-9月12日，廣州，SimSolid無網(wǎng)格快速結(jié)構(gòu)仿真培訓(xùn)
線下培訓(xùn)時(shí)間：2024.9.12
培訓(xùn)地點(diǎn)：廣州
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線下公開培訓(xùn)僅支持報(bào)名后當(dāng)天觀看線上直播，暫不提供回看錄播。
培訓(xùn)席位有限，請至少提前一周報(bào)名，報(bào)名入口請耐心等待帖子更新或添加客服。
#線下培訓(xùn)教室地點(diǎn)：
廣州辦公室：
廣東省廣州市天河區(qū)華夏路
