Krótki opis usługi

...

Celem W ramach usługi udostępnione jest udostępnienie oprogramowania oprogramowanie do symulacji przepływu ciekłych metali , za pomocą równoległej adaptacyjnej metody wykorzystujące równoległą adaptacyjną metodę elementów skończonych. Aplikacja ModFemMet pozwala na modelowanie pola prędkości, ciśnień i temperatury w cieczach, ze szczególnym uwzględnieniem metali. W celu zagwarantowania właściwego odwzorowania właściwości w zależności od temperatury, stosowana jest aproksymacja odcinkami liniowa parametrów materiałowych. 

Aplikacja ModFemMet jest wygenerowana ze szkieletu programowego ModFEM, który zalicza się do kategorii Otwartego i Wolnego Oprogramowania (WiOO; ang. FLOSS – Free Libre/Open Source Software).

O projekcie ModFEM

Metody obliczeniowe oparte na siatkach, w tym także metoda elementów skończonych (MES), od lat wspierają efektywną analizę złożonych zjawisk fizycznych, opisywanych za pomocą równań różniczkowych cząstkowych (RRC) w przestrzeniach jedno-, dwu- i trójwymiarowych. Istnieje wiele przypadków, w których wykorzystanie siatek niestrukturalnych, wraz z adaptacją wspartą odpowiednim oszacowaniem błędu, prowadzi do najbardziej skutecznego i efektywnego wykorzystania MES. Niezależnie od faktu, iż wymagania obliczeniowe MES z siatkami adaptacyjnymi mogą być nawet o kilka rzędów wielkości mniejsze, zachowując tę samą dokładność rozwiązania, nadal istnieją zadania o tak dużym stopniu złożoności, że mogą być one rozwiązane tylko z wykorzystaniem równoległych środowisk obliczeniowych. Opracowywanie aplikacji i bibliotek dla metody elementów skończonych w środowiskach równoległych wymaga rozwiązania wielu problemów. Istnieją technologie oraz gotowe biblioteki wspierające tworzenie programów w takich środowiskach, jak również kompletne aplikacje, zarówno komercyjne jak i darmowe (FLOSS) wspierające wykonanie w środowiskach równoległych. W ostatnich latach, w ramach każdej z tych kategorii, pojawiło się wiele propozycji, artykułów i gotowych implementacji odnoszących się do równoległej, adaptacyjnej metody elementów skończonych.

...

1. Należy zarejestrować się w projekcie PlGrid+ (jak to jest opisane tutaj) i wygenerować plik z certyfikatem.
2. Pobrać aplikację dostępową QCG Icon* (http://www.qoscosgrid.org/trac/qcg-icon) _{*aplikacja QCG Icon jest aplikacją dostępową dla szerokiego spektrum usług PlGrid+, rozwijaną w ramach projektu QosCosGrid w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym, nie związaną z usługą ModFemMet}
3. Skonfigurować program QCG icon - w tym celu należy wczytać wygenerowany wcześniej plik z certyfikatem oraz wybrać dziedzinę usług "Metalurgia".

...

Pierwsze kroki

Dane wejściowe i wyjściowe

...

1. pliki o rozszerzeniu .vtk umożliwiające analizę wyników w programie ParaView.
2. (opcjonalnie) zestaw plików .vtk umożliwiający analizę problemów niestacjnarnych oraz tworzenie animacji
3. plik o rozszerzeniu .dmp/.dat zawierające końcowy stan siatki oraz pola, umożliwiające kontynuację obliczeń w przyszłości
4. (opcjonalnie) zestaw plików .dmp/.dat zawierające dane dla poszczególnych kroków czasowych, pozwalające na symulowanie począwszy od wybranego momentu czasowego, pozwalające użytkownikowi modyfikować ustawienia i kontynuować obliczenia w odmienny sposób
5. plik output_interactive.txt zawierający komunikaty od programu, w tym dane odnośnie zbieżności problemu oraz zastosowanych parametrów

...

Przykładowy zestaw plików wejściowych znajduje się tutaj:  ModFemMet_example.zip 

Opis plików wejściowych

problem_heat.dat

Parametry sterujące symulacji przepływu ciepła są szczegółowo opisane w komentarzach wewnątrz pliku (patrz: ModFemMet_example.zip)

problem_ns_supg.dat

Parametry sterujące symulacji przepływu cieczy są szczegółowo opisane w komentarzach wewnątrz pliku (patrz: ModFemMet_example.zip)

bc_heat.dat

Plik specyfikuje warunki brzegowe dla zagadnienia przepływu ciepła. Składa on się z sekcji, które wiążą numer brzegu z warunkiem nakładanym na ten brzeg, np.:

...

Poprawnie skonstruowany plik bc_heat.dat zawiera tyle sekcji warunków brzegowych ile jest odrębnych brzegów domeny obliczeniowej. Ilości Liczba brzegów wraz z ich numeracją definiowana jest w pliku siatki w danym formacie (np. Nastran).

...

1. Numeru brzegu, dla którego dany warunek ma być nałożony, przypisanego do zmiennej bcnum.
2. Rodzaju warunku brzegowe wraz z jego parametrami. Dostępne warunki brzegowe to:

• • isothermal - brzeg izotermiczny
  • radconv - warunek radiacja-konwekcja
  • normal_heat_flux - strumień ciepła na brzegu
  • marangoni - efekt Marangoniego
  • goldak_heat_source - źródło ciepła wg modelu Goldaka (patrz: "A new Finite Element Model for Welding Heat Sources" J.Goldak, A.Chakravarti and M.Bibby, June 1984)

bc_ns_supg.dat

Plik specyfikuje warunki brzegowe dla przepływu cieczy. Składnia pliku jest identyczna jak w przypadku bc_heat.dat.

...

pressure_pins:
(
 {
  node_coor = [0.0, 0.0, 0.0];
  p = 0.0;
 }
);

materials.dat

Plik specyfikuje dane materiałowe m. in. takie jak gęstość, lepkość, ciepło właściwe, przewodność cieplna, oporność elektryczna.

...

Należy zwrócić uwagę na to by wszystkie wartości podane były w tym samym układzie miar w tym samym wymiarze bądź zgodnie przeskalowane.

input_interactive.txt

W pliku tym użytkownik określa sekwencje działań programu, np.

...

W większości przypadków nie ma potrzeby zmiany powyższej sekwencji komend. (Uwaga: Sekwencja "d v" spowoduje wygenerowanie pliku .vtk z wynikami z ostatniego kroku czasowego symulacji. Można skonfigurować program tak by generował pliki .vtk po każdym kroku symulacji - np. w celu stworzenia animacji - w tym celu należy zdefiniować odpowiednie parametry w plikach problem_heat.dat oraz problem_ns_supg.dat).

...

Aplikacja kliencka do generowania plików wejściowych

...

Używanie aplikacji klienckiej jest opcjonalne - wszystkie pliki wejściowe można edytować w dowolnym edytorze tekstowym. 

Uruchamianie usługi

Proces uruchamiania usługi ModFemMet zobrazowano poniżej:

...

• Zarejestrować się w projekcie PlGrid+ i wygenerować plik z certyfikatem
• Pobrać aplikację dostępową QCG Icon* (http://www.qoscosgrid.org/trac/qcg-icon) _{*aplikacja QCG Icon jest aplikacją dostępową dla szerokiego spektrum usług PlGrid+, rozwijaną w ramach projektu QosCosGrid w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym, nie związaną z usługą ModFemMet}
• Skonfigurować program QCG icon - w tym celu należy wczytać wygenerowany wcześniej plik z certyfikatem oraz wybrać dziedzinę usług "Metalurgia".

...

Po zakończeniu obliczeń na dysk pobrany zostanie katalog z wynikami - w postaci pliku (lub plików) .vtk. 

http://www.youtube.com/watch?v=VGWTSbdbA2w

...

Analiza wyników

...

Pliki wynikowe .vtk zawierają dane pola prędkości oraz temperatur. Do wizualizacji danych oraz postprocessingu należy użyć programu ParaView (http://www.paraview.org).

...

Gdzie szukać dalszej pomocy?

Zapraszamy na helpdesk.

Wersja prototypowa:

Sierpień 2013

Wersja gotowa:

Listopad 2014