Компьютер для расчетов

Модуль Pre/Post ANSYS CFX

Мы продолжаем знакомить наших читателей с возможностями современных расчетных ком­плексов компании ANSYS, Inc. В настоящей статье на примере гидравлического расчета воздуховода системы вентиляции рассмотре­ны основные приемы работы с программным продуктом ANSYS CFX. Кроме того, для пол­ноты изложения материала мы включили в статью описание последовательности пост­роения расчетной сетки для нашей задачи в ICEM CFD. В этот раз мы создадим сетку, со­ставленную из гексаэдрических элементов. Таким образом, следуя нашим инструкциям, вы всегда сможете без особого труда решить похожую задачу в расчетном комплексе ANSYS CFX.

Прежде всего — несколько слов о модуле ICEM CFD/Hexa. В основе метода построения гексаэд- рической сетки в ICEM CFD лежит понятие блока: практически любая твердотельная модель может быть описана набором блоков, точно повторяю­щих ее топологию. Например, круглое U-образное колено можно представить в виде шести блоков- параллелепипидов, как это показано на рис. 1.

Рис. 1. Пример блочной структуры.

Для корректного описания некоторых осо­бенностей геометрии (выступов, пазов и пр.) иногда требуется назначить ассоциативные свя­зи между узлами, ребрами и боковыми гранями полученных блоков и соответствующими им гео­метрическими объектами: точками, линиями и поверхностями 3D-модели. В общем случае эту операцию можно не выполнять.

Рис. 2. Геометрия расчетной модели.

На следующем этапе необходимо указать характерные размеры элементов на ребрах или задать характерные размеры элементов для геометрической модели в целом. И последнее действие — это проецирование граней блока на поверхность модели.

После создания сетки рекомендуется про­верить ее качество.

Теперь перейдем к практической части на­шего мастер-класса. Вид и основные геометри­ческие размеры расчетного объекта показаны на рис. 2. Это тройник прямоугольного сечения с плавным поворотом на 90°. Поскольку тройник обладает симметрией, достаточно вырезать из него половину и в препроцессоре ANSYS CFX задать на соответствующей поверхности гра­ничное условие симметрии.

Как выбрать компьютер для ANSYS

В списке ANSYS есть программы, не работающие без графического процессора (GPU). Если мощной видеокарты нет, расчеты будет невозможно осуществить. Самые доступные варианты – любые модели Quadro или Tesla, выпущенные в трех самых последних модификациях.

К программам ANSYS, работающим обязательно с видеокартами, относятся:

• Mechanical APDL – анализ механических и прочностных параметров.
• Fluent – расчет гидродинамических и теплообменных показателей.
• Polyflow – инструмент для решения задач, связанных с производством полимеров, стекла, других сложных веществ.
• EMIT – радиочастотные расчеты.
• HFSS – высокочастотный электромагнитный анализ.
• ICEPAK – инструмент для расчета температурного состояния электроники и компонентов.
• Maxwell – расчеты для моделирования электромагнитного поля.
• Savant – анализ действующего состояния антенн, расположенных на крупных объектах.

Гидрогазодинамика

Новый релиз включает в себя обновления рабочего процесса и углубляет возможности моделирования:

• Точный и вычислительно эффективный расчёт движения сыпучих сред за счёт подключения метода дискретных элементов, реализованного в Ansys Rocky, к прочностным и гидрогазодинамическим расчётам.
• Новая схема вычисления источников от химических реакций в решателе на основе плотности позволяет на порядок увеличить скорость сходимости итераций при расчётах сверх- и гиперзвуковых течений .
• Неравновесная термодинамическая модель, основанная на поступательной и колебательной температурах газа, теперь позволяет для задания теплоёмкости помимо кинетической теории использовать коэффициенты в формате NASA-9. Кроме того, модель совместима со специалзированными граничными условиями для разреженных течений с переходными значениями числа Кнудсена.
• Для моделирования термозащитных покрытий появилось две новых модели абляции — упрощённая эмпирическая модель Вилле и подробная модель, учитывающая тепломассоперенос и химические реакции на поверхности. Примечательно, что обе модели обеспечивают возможность учёта изменения формы поверхности через динамическое деформирование сетки.
• Усовершенствован процесс настройки автоматической адаптации сетки для моделирования процессов горения и многофазных задач, позволяющий сократить количество ячеек до 70%.
• Новая слабосвязанная постановка позволяет значительно сократить время счёта нестационарных задач с теплопередачей в газовой среде и твёрдом теле.
• В области моделирования горения появилась возможность определения ламинарной скорости пламени на основе решения задачи о противоточном деформируемом пламени перемешанных компонентов, что позволяет, в частности, моделировать явление бедного срыва.
• В CFX доработаны специализированные неотражающие граничные условия для расчётов лопаточных машин.
• В Ansys Chemkin-Pro появился новый многофазный реактор, расширяющий возможности моделирования химических превращений в жидкостях.

Аддитивное производство

Обновление Ansys 2021 R2 значительно увеличивает точность и снижает время моделирования процессов аддитивного производства.

Ключевые улучшения:

• Добавлена возможность создания переменной толщины слоёв, что, при одинаковом количестве элементов, позволяет сократить время решения.
• Обновление настроек сетки по умолчанию способствует повышению устойчивости решения.

Оперативная память (ОЗУ/RAM)

Оперативной памяти много не бывает, при текущей относительно невысокой стоимости модулей экономить на ней не стоит.

Системные требования к программам дают лишь базовые требования к объему, однако, давайте посчитаем, какой объем памяти вам действительно необходим.

В оперативной памяти компьютера кроме прикладных программ «бегают» еще и операционная система, системные утилиты, браузер, антивирус и многое другое, поэтому их тоже нужно учитывать при расчетах.

• 4 Гб для обеспечения работы Windows. Если вы используете Windows 10, то для нее требуется 4 Гб ОЗУ, для Windows 7 — 2 Гб
• 1 Гб для работы почты/браузера
• 1 Гб на каждое прикладное ПО. Подумайте, какое максимальное количество CAD/CAE/рендеринг-приложений вы открываете одновременно и добавьте по 1 Гб на каждое. Например, если вы одновременно запускаете AutoCAD, Inventor и Alias, то добавьте 3 Гб
• Вычислите объем самой большой модели, с которой вы работаете, и умножьте его на двадцать (х20). Если вы одновременно запускаете несколько приложений, то умножьте полученное число на их количество. Например, если вы одновременно используете AutoCAD и Inventor, а самая большая модель Inventor «весит» 150 Мб, то вычисляем так 0,15 Гб х 20 х 2 = 6 Гб.

Полученное значение округлите до следующего стандартного значения объема оперативной памяти (4 Гб, 8 Гб, 16 Гб, 32 Гб, 64 Гб и производные от них).

— Если вы используете Inventor и выполняете расчеты на прочность, а самая большая ваша модель занимает 100 Мб, то 4 Гб + 1 Гб + 1 Гб + 1 Гб + 2 х 20 х 0,15 Гб = 11 Гб. Округляем до 16 Гб.

— Если вы используете Revit, рассчитываете инсоляцию в приложении и запускаете 3ds Max, при этом самая большая модель Revit «весит» 300 Мб, то

Зачем нужно округлять до ближайшего верхнего значения? Дело в том, что компьютер покупается на ближайшие 3. 5 лет (а то и 10!), а через несколько лет системные требования программ и ваши задачи могут увеличиться, поэтому лучше всегда иметь в запасе несколько гигабайт.

Еще одно важное замечание, касающееся оперативной памяти. Современные материнские платы поддерживают работу RAM в двухканальном и трехканальном режимах, эти технологии позволяют увеличить пропускную способность памяти в разы (подробнее в Википедии). Т.е. всегда лучше использовать два или четыре модуля памяти вместо одного. Например, если вам необходимо 16 Гб, то нужно ставить два модуля по 8 Гб, а не один на 16 Гб, при этом модули должны быть одинаковы (память продается специальными комплектами по 2, 4 или 8 модулей). Это еще одна причина, почему не стоит экономить на памяти. Допустим, в выбранной вами материнской плате есть два разъема для установки ОЗУ, вы поставите два модуля по 8 Гб, получив суммарный объем 16 Гб. Когда через два года возникнет необходимость расширить память до 32 Гб, то сделать это будет невозможно, поскольку все слоты заняты и единственный выход — полностью заменить память, установив две платы по 16 Гб.

↑ Конфигурация офисного компьютера 2021 на основе CPU от AMD

От процессора сильно зависит быстродействие компьютера, поэтому его выбираем в первую очередь. В первой сборке сердцем будет выступать свежий процессор от компании AMD – Athlon 3000G. Этот CPU 2019 года выпуска, имеет на оснащении 2 ядра, 4 потока и построен на 14-нанометровом техпроцессе. Имеется кэш 3 уровня 4 Мб и базовую частоту 3500 МГц. Процессор поддерживает оперативную память DDR4 до 2667 МГц. Имеется контроллер PCI Express 3 версии. Что ещё нас интересует в этом процессоре, так это наличие интегрированной графики Radeon Vega 3 с частотой 1100 МГц. Её для простых офисных приложений будет вполне достаточно. В общем цена процессора на момент сборки составила 4100 рублей.

Материнская плата

Для сборки подберём одну из самых дешёвых материнских плат на чипсете A320 и AM4 сокете, а именно GIGABYTE GA-A320M-H. Неплохая мать 2018 года выпуска с форм-фактором Micro-ATX. Имеет два слота под оперативку и дружит с двухканалом. Можно воткнуть до 32 Гб частотой до 3200 МГц. Третья версия PCI Express. Есть слот M.2 и поддержка NVMe, четыре USB 3.2, два USB 2.0. Видеовыходов два: один HDMI и один DVI-D. Также есть три аналоговых аудиоразъёма и сетевой порт RJ-45. Мать очень неплохо гонит оперативную память, но нам это особо ни к чему. Функционала данной платы будет более чем достаточно. Цена 3900 рублей. Хотя в перспективе лучше будет присмотреться на материнку с B-чипсетом, так как она даст возможность разогнать наш процессор.

Кулер

Так как тепловыделение у нашего процессора всего 35 Вт, то можно обойтись комплектным кулером, если у вас боксовая версия. У нас же версия OEM и кулер мы выбрали дешёвый и надёжный DEEPCOOL Beta 10. Он имеет рассеиваемую мощность 89 Вт и скорость вращения 2200 оборотов в минуту. Цена такого охлаждения всего 550 рублей. Его мощности нам хватит с запасом. Единственным недостатком является то, что он довольно шумный.

Оперативная память

Теперь по поводу оперативки. При работе с текстовыми документами и серфинге в интернете не нужно большого объёма оперативки, тем более, что при использовании SSD практически вся информация сбрасывается в быстрый кэш на диске, не затрагивая оперативную память. Возьмём одну плату 4 Гб DDR4 Patriot Signature Line. Неплохая оперативка с частотой 2666 МГц и таймингами 19 — 19 — 19 — 43, хоть для нас они и не особо важны. Охлаждающих радиаторов у этой платы нет, но для наших задач они и не потребуются. Цена за 4 Гб 1600 рублей.

Накопитель

Для комфортной и быстрой работы, естественно, нам понадобится SSD-диск под Windows. Возьмём бюджетный Crucial BX500 на 120 Гб. Подключается по SATA III. Скорость записи 500 Мб в секунду, а чтения — 540 Мб/сек. Некоторые пользователи заявляют о сильном нагреве этого SSD, но у нас с ним проблем не было. За свои 1700 рублей довольно надёжный накопитель.

Ещё для различных документов и других результатов офисной деятельности поставим обычный HDD-диск. Выбор пал на Toshiba P300 с 1 Тб памяти. Скорость вращения шпинделя 7200 об/мин, максимальная скорость передачи данных 196 Мб/сек, кэш памяти 64 Мб. Подключается также по SATA III. В общем широкоизвестный надёжный жёсткий ценой 3000 рублей.

Блок питания

Так как наша сборка потребляет довольно мало, то блок питания подойдёт почти любой. Мы же выбрали не дорогой обычный блок HIPER HPT-450. Мощность 450 Вт, по 12-вольтовой линии 408 Вт. Основной разъем питания 20+4 pin. Имеет вентилятор 120 на 120 мм, который довольно сильно шумит, за то цена у блока 1800 рублей. Для офисной сборки вполне сойдёт.

Корпус

Продуваемость особо не важна, так как греться сильно ПК не будет, а вот наличие USB 3 нам бы не помешало для быстрого перекидывания файлов на флешку. Берём корпус AeroCool CS-103. Форм-фактор MicroATX. Имеется в комплекте вентилятор на выдув диаметром 80 мм. На боковой стенке есть место для кабель-менеджмента. На передней панели один разъем USB 3.0, два USB 2.0, а также разъёмы под наушники и микрофон. Для игровой производительной системы корпус не подойдёт, а для нашей в самый раз. Цена на момент сборки 2000 рублей.

В итоге за 18650 рублей мы собрали вполне неплохой офисный ПК, который справится с любыми офисными задачами. С тяжёлыми графическими редакторами он, конечно, будет работать в напряжении, а вот комфортный серфинг в интернете и работа в текстовых редакторах обеспечена.

↑ Конфигурация офисного компьютера 2021 на основе CPU от AMD

От процессора сильно зависит быстродействие компьютера, поэтому его выбираем в первую очередь. В первой сборке сердцем будет выступать свежий процессор от компании AMD – Athlon 3000G. Этот CPU 2019 года выпуска, имеет на оснащении 2 ядра, 4 потока и построен на 14-нанометровом техпроцессе. Имеется кэш 3 уровня 4 Мб и базовую частоту 3500 МГц. Процессор поддерживает оперативную память DDR4 до 2667 МГц. Имеется контроллер PCI Express 3 версии. Что ещё нас интересует в этом процессоре, так это наличие интегрированной графики Radeon Vega 3 с частотой 1100 МГц. Её для простых офисных приложений будет вполне достаточно. В общем цена процессора на момент сборки составила 4100 рублей.

Материнская плата

Для сборки подберём одну из самых дешёвых материнских плат на чипсете A320 и AM4 сокете, а именно GIGABYTE GA-A320M-H. Неплохая мать 2018 года выпуска с форм-фактором Micro-ATX. Имеет два слота под оперативку и дружит с двухканалом. Можно воткнуть до 32 Гб частотой до 3200 МГц. Третья версия PCI Express. Есть слот M.2 и поддержка NVMe, четыре USB 3.2, два USB 2.0. Видеовыходов два: один HDMI и один DVI-D. Также есть три аналоговых аудиоразъёма и сетевой порт RJ-45. Мать очень неплохо гонит оперативную память, но нам это особо ни к чему. Функционала данной платы будет более чем достаточно. Цена 3900 рублей. Хотя в перспективе лучше будет присмотреться на материнку с B-чипсетом, так как она даст возможность разогнать наш процессор.

Кулер

Так как тепловыделение у нашего процессора всего 35 Вт, то можно обойтись комплектным кулером, если у вас боксовая версия. У нас же версия OEM и кулер мы выбрали дешёвый и надёжный DEEPCOOL Beta 10. Он имеет рассеиваемую мощность 89 Вт и скорость вращения 2200 оборотов в минуту. Цена такого охлаждения всего 550 рублей. Его мощности нам хватит с запасом. Единственным недостатком является то, что он довольно шумный.

Оперативная память

Теперь по поводу оперативки. При работе с текстовыми документами и серфинге в интернете не нужно большого объёма оперативки, тем более, что при использовании SSD практически вся информация сбрасывается в быстрый кэш на диске, не затрагивая оперативную память. Возьмём одну плату 4 Гб DDR4 Patriot Signature Line. Неплохая оперативка с частотой 2666 МГц и таймингами 19 — 19 — 19 — 43, хоть для нас они и не особо важны. Охлаждающих радиаторов у этой платы нет, но для наших задач они и не потребуются. Цена за 4 Гб 1600 рублей.

Накопитель

Для комфортной и быстрой работы, естественно, нам понадобится SSD-диск под Windows. Возьмём бюджетный Crucial BX500 на 120 Гб. Подключается по SATA III. Скорость записи 500 Мб в секунду, а чтения — 540 Мб/сек. Некоторые пользователи заявляют о сильном нагреве этого SSD, но у нас с ним проблем не было. За свои 1700 рублей довольно надёжный накопитель.

Ещё для различных документов и других результатов офисной деятельности поставим обычный HDD-диск. Выбор пал на Toshiba P300 с 1 Тб памяти. Скорость вращения шпинделя 7200 об/мин, максимальная скорость передачи данных 196 Мб/сек, кэш памяти 64 Мб. Подключается также по SATA III. В общем широкоизвестный надёжный жёсткий ценой 3000 рублей.

Блок питания

Так как наша сборка потребляет довольно мало, то блок питания подойдёт почти любой. Мы же выбрали не дорогой обычный блок HIPER HPT-450. Мощность 450 Вт, по 12-вольтовой линии 408 Вт. Основной разъем питания 20+4 pin. Имеет вентилятор 120 на 120 мм, который довольно сильно шумит, за то цена у блока 1800 рублей. Для офисной сборки вполне сойдёт.

Корпус

Продуваемость особо не важна, так как греться сильно ПК не будет, а вот наличие USB 3 нам бы не помешало для быстрого перекидывания файлов на флешку. Берём корпус AeroCool CS-103. Форм-фактор MicroATX. Имеется в комплекте вентилятор на выдув диаметром 80 мм. На боковой стенке есть место для кабель-менеджмента. На передней панели один разъем USB 3.0, два USB 2.0, а также разъёмы под наушники и микрофон. Для игровой производительной системы корпус не подойдёт, а для нашей в самый раз. Цена на момент сборки 2000 рублей.

В итоге за 18650 рублей мы собрали вполне неплохой офисный ПК, который справится с любыми офисными задачами. С тяжёлыми графическими редакторами он, конечно, будет работать в напряжении, а вот комфортный серфинг в интернете и работа в текстовых редакторах обеспечена.

Какой компьютер мы рекомендуем?

Несмотря на то, что мы специализируемся на игровых сборках, мы рекомендуем нашу сборку за 5000 долларов в качестве прочной основы для надежных работ. Он оснащен топовым процессором AMD Ryzen 9 3900X, 64 ГБ оперативной памяти DDR4 3600 МГц, твердотельным накопителем NVMe 4.0 на 2 ТБ и жестким диском на 4 ТБ.

Наша сборка работает с GeForce RTX 2080 Ti. К сожалению, SolidWorks несовместима с линейкой GeForce. Мы рекомендуем заменить его на Quadro GV100, Quadro GP100 или Quadro M6000 24 ГБ. Помимо графического процессора, система идеально подходит для получения максимальной отдачи от SolidWorks и выполнения серьезных амбициозных дизайнерских проектов.