Chinook Solver 2006 - Spécifications techniques

Chinook est un logiciel d’analyse du souffle qui utilise efficacement la dynamique numérique des fluides (DNF) pour fournir des solutions physiquement précises aux problèmes d’écoulement compressible multidimensionnel à haut débit.

Domaine

• Plusieurs configurations du domaine cartésien sont offertes, y compris :
  
• Grilles unidimensionnelles représentant des coordonnées planes, cylindriques et sphériques
  
• Grilles bidimensionnelles représentant des coordonnées planes et cylindriques
  
• Grilles tridimensionnelles dans un système de coordonnées planes
  
• Maillages structurés quadrilatéraux (unidimensionnels et bidimensionnels) et hexaédriques (tridimensionnels) pouvant être générés automatiquement. Outils de maillage offerts pour permettre d’éloigner les limites des régions d’intérêt sans avoir à conserver la même résolution à travers la grille.
  
• Maillages non structurés créés à l’aide de générateurs de maillage de tierces parties pouvant être utilisés dans les simulations Chinook. Les types de cellules acceptés sont:
  
  • Unidimensionnels - quadrilatères
    
  • Bidimensionnels - quadrilatères ou triangles
    
  • Tridimensionnels - hexaèdres ou tétraèdres
    
• L’outil de conversion de grilles Chinook, fourni avec Chinook Solver, peut servir à convertir des maillages créés à l’aide de générateurs de maillage de tierces parties en format compatible à Chinook. Les données de maillage acceptées sont :
  
  • Maillages créés en format d’entrée de mots-clés LS-DYNA
    
  • Maillages créés à l’aide de l’outil de génération Easymesh
    
  • Maillages exportés en format de maillage Martec et contenant des coordonnées et connectivités de nœuds décrites dans la documentation Chinook.
    

Résolveur

• Intervalles de temps explicites (méthode Euler à un ou deux pas, méthode Runge-Kutta d’ordre 4) avec précision temporelle jusqu’au 4e ordre
  
• Les flux sont calculés à l’aide d’un plan de convection non visqueuse à haute vitesse faisant appel au résolveur Riemann approximatif HLLC
  
• Exactitude spatiale de second ordre à l’aide d’un plan de limiteur de flux de Barth & Jespersen sur des maillages non structurés
  

Modèles de matériaux

• Mélanges gazeux d’espèces multiples pouvant être simulés à l’aide d’une approche de calcul des propriétés de gaz mixte et d’utilisation avec la meilleure équation des gaz.
  
• Simulation de quatre types de matériaux :
  
  • Gaz - Équation des gaz idéale
    
  • Eau - Équation des gaz Tait
    
  • Solides - Équation des gaz élastique linéaire
    
  • Explosifs - Équation des gaz JWL
    
• Présence ponctuelle de divers matériaux à un point de maillage. Combinaison des matériaux à l’aide d’une approche de cellules mixtes où les matériaux demeurent en équilibre de pression dans un point de maillage et conservent la même vitesse. Cette méthode permet de définir les états composés de matériaux multiples en précisant des paramètres pour chacun des matériaux, plutôt que de définir une simple équation des gaz et des paramètres liés pour le mélange tout entier. Cette approche a été utilisée pour la modélisation d’explosions sous-marines (explosions dans l’eau avec air en surface libre) et pour les détonations de mines terrestres (explosions en sol humide ou sec).
  

Modèles de débit de puissance réactive

• Le modèle de combustion en temps de réaction constant (CRT) procède à la conversion d’un élément de matériau combustible à des vitesses définies par l’utilisateur tout en ajoutant au système une chaleur de réaction déterminée. Les calculs exécutés à l’aide de ce modèle comprennent des simulations de la propagation d’une onde de détonation par un nuage combustible.

Conditions aux limites

• Des conditions aux limites peuvent être appliquées à toutes les limites du domaine pour les maillages automatiquement générés par Chinook. Pour les maillages importés, des conditions aux limites sont définies à l’étape de génération de maillages et peuvent être appliquées pour sélectionner des facettes d’éléments et pas nécessairement le long des limites entières du domaine.
  
• Voici quelques conditions aux limites offertes :
  
  • Surface réfléchissante rigide
    
  • Limite à circulation directe en champ lointain
    
  • État complet par lequel un état déterminé est appliqué à la limite
    

Outils de modélisation et d’analyse

• Au cours de la simulation DNF, des fichiers provisoires peuvent être rédigés à des intervalles définis par l’utilisateur à partir desquels Chinook pourra recommencer un calcul terminé ou annulé. Cette fonction permet de poursuivre des simulations qui ont été exécutées dans un temps insuffisant sans avoir à recommencer la simulation en entier.
  
• Des régions de maillage sont des états de fluides affectés ou désignés comme solides au moyen de la détection de formes sur grille. Par cette approche, les formes primitives sont affectées d’un état et disposées sur la grille. Les régions du maillage dans les limites de la forme sont établies en fonction de l’état de la forme. La méthode de détection de formes sur grille permet la définition de différentes régions fluides/solides en calculs ultérieurs à l’aide du même maillage, sans avoir à revenir à l’étape de génération du maillage.
  
• Les formes rectangulaires et elliptiques sont disponibles en une ou deux dimensions alors que les blocs, les elipsoïdes et les cylindres peuvent être appliqués aux maillages tridimensionnels.
  
• Une bibliothèque de résultats sur les souffles à source ponctuelle pour 1 kg de TNT permet d’exécuter plus efficacement des simulations de souffle sur des objectifs. Les profils de souffle stockés sont mis à l’échelle afin de produire des formes d’ondes équivalentes pour une gamme de dimensions et de types d’explosifs. Ces formes d’ondes à l’échelle serviront ultérieurement à initialiser le maillage à partir des résultats d’un souffle. L’utilisation de profils TNT diminue les délais de calcul, car l’expansion initiale de l’explosif est précalculée et permet donc l’initialisation de la simulation à un moment donné alors que l’onde de souffle incidente est près de l’objectif.
  
• Les résultats de souffles unidimensionnels créés par l’utilisateur peuvent servir à initialiser des simulations bidimensionnelles et tridimensionnelles.
  
• Les résultats de souffles axisymétriques bidimensionnels peuvent être appliqués aux grilles tridimensionnelles par la rotation des résultats bidimensionnels autour d’un axe de symétrie.
  
• La pression hydrostatique peut être appliquée aux simulations sous-marines pour justifier les variations de la pression de l’eau selon la profondeur.
  

Outils d’interaction fluides-structures

• Les simulations d’interaction fluides-structures peuvent être exécutées lorsque la structure subit de petites déformations en raison de la résolution du maillage du fluide.
  
• Les simulations peuvent être exécutées en jumelant Chinook avec le logiciel TRIDENT FEA de Martec ou avec LS-DYNA de LSCT.
  
• Les simulations exécutées à l’aide du logiciel TRIDENT FEA acceptent autant le couplage unidirectionnel que bidirectionnel. Le couplage bidirectionnel permet d’appliquer des effets de mouvement structural au fluide. Par exemple, dans les calculs UNDEX, la cavitation induite par mouvements a un effet considérable sur la charge structurale. Les simulations FSI faisant appel à LS-DYNA n’acceptent que le couplage unidirectionnel.
  

Options d’entrée

• Chinook 2005 est un programme de ligne de commande qui vient sans interface graphique. Des fichiers d’entrée utilisant des mots-clés peuvent être créés avec tout éditeur de texte.

• En plus de sortir des résultats spatiaux, les autres options de sortie comprennent :
  
• Point de contrôle – sortie de paramètres d’intérêt à un point donné en tant que fonction temporelle (par exemple, la pression par rapport au temps)
  
• Surface de poussée – sortie d’éléments de force x, y et z agissant sur une limite en tant que fonction temporelle
  
• Le fait de préciser la sortie de mur en calculs tridimensionnels permet l’exportation d’un fichier ne contenant que les pressions agissant sur les limites de solides, fonction pratique pour la visualisation 3D
  
• Accepte les postprocesseurs DPlot et Tecplot de Amtec. Les sorties de Dplot sont limitées aux sorties de points de contrôle, tandis que les sorties de Chinook peuvent être traitées à l’aide de Tecplot. Veuillez contacter Martec pour l’exportation de données formatées pour d’autres postprocesseurs.
  

Configuration nécessaire

Voici les exigences système minimales pour exécuter Chinook:

• Windows
  
  • Processeur Intel® Pentium® 4 ou équivalent
    
  • Microsoft® Windows 2000, Windows XP
    
  • RAM de 512 Mo
    
  • Espace disque dur de 1Go disponible
    
• Linux
  
  • Processeur Intel Pentium de 32 bits
    
  • Édition Redhat Enterprise
    
  • RAM de 128Mo
    
  • Espace disque dur de 1Go disponible
    

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