FEM SolverElmer/pl: Difference between revisions

From FreeCAD Documentation
(Created page with "Elmer jest gotowy do użycia we FreeCAD.")
(Created page with "{{VersionMinus/pl|0.19}}: Uruchom FreeCAD i zmień układ jednostek na ''MKS'' w preferencjach. Zobacz Uwagi.")
Line 46: Line 46:
Elmer jest gotowy do użycia we FreeCAD.
Elmer jest gotowy do użycia we FreeCAD.


{{VersionMinus|0.19}}: Now start FreeCAD and change the units scheme to ''MKS'' in the [[Preferences_Editor#Units|preferences]]. See [[#Notes|Notes]].
{{VersionMinus/pl|0.19}}: Uruchom FreeCAD i zmień układ jednostek na ''MKS'' w [[Preferences_Editor/pl#Units|preferencjach]]. Zobacz [[#Uwagi|Uwagi]].


==Usage==
==Usage==

Revision as of 21:46, 20 November 2023

Solver Elmer

Lokalizacja w menu
Solver → Solver Elmer
Środowisko pracy
MES
Domyślny skrót
S E
Wprowadzono w wersji
-
Zobacz także
Konfiguracja solvera Elmer, Narzędzia CalculiX, Solver Z88, Poradnik MES

Opis

Elmer to otwarty solver do symulacji z różnych dziedzin fizyki, opracowywany głównie przez IT Center for Science (CSC). Rozwój Elmera rozpoczął się w 1995 r. we współpracy z fińskimi uniwersytetami, instytutami badawczymi i przemysłem. Po publikacji kodu źródłowego w 2005 r., Elmera zaczęto używać i rozwijać globalnie.

Elmer posiada modele fizyczne m.in. mechaniki płynów, mechaniki ciał stałych, elektromagnetyzmu, przepływu ciepła i akustyki. Są one opisane równaniami różniczkowymi cząstkowymi, które Elmer rozwiązuje przy pomocy metody elementów skończonych (MES).

Utworzenie obiektu SolverElmer w kontenerze analizy we FreeCAD daje dostęp do równań Elmera dla analiz pojedynczych zagadnień fizycznych lub zagadnień sprzężonych.

Ponieważ FreeCAD wspiera już intensywnie solver Calculix i solver Z88 do analiz mechanicznych i termomechanicznych, Elmer jest preferowany do symulacji z zakresu mechaniki płynów (CFD), przepływu ciepła, elektrostatyki i elektrodynamiki. Może być również używany do analiz mechanicznych dzięki równaniu elastyczności lub dowolnej kombinacji wyżej wymienionych równań. Ta kombinacja sprawia, że Elmer jest preferowany do analiz sprzężonych.

Instalacja

Elmer wymaga dwóch komponentów do powiązania z FreeCADː

  • ElmerGrid to interfejs obsługujący siatki
  • ElmerSolver obsługuje obliczenia.

Istnieją niezależne programy do obu tych zastosowań, ale ich instalacja i użycie są poza zakresem integracji z FreeCAD.

  1. Pobierz i zainstaluj wersję najbardziej pasującą do Twojego systemu operacyjnego (Windows lub Linux). Zalecana jest instalacja wersji mpi, aby móc skorzystać ze wsparcia dla obliczeń równoległych (dostępne w wersji 0.21).
  2. We FreeCAD przejdź do Edycja → Preferencje → MES → Elmer
  3. We właściwościach MES ustaw poprawną ścieżkę dla ElmerGrid i ElmerSolver, lub wersja 0.21 i powyżej: ustaw ścieżkę dla ElmerSolver_mpi zamiast ElmerSolver aby Elmer korzystał ze wszystkich dostępnych rdzeni procesora.
    Zakładka Elmera w preferencjach MES

    Menu dialogowe Elmera pokazujące pola do zlokalizowania ważnych plików wykonywalnych Elmera dla systemu Windows

Elmer jest gotowy do użycia we FreeCAD.

wersja 0.19 i poniżej: Uruchom FreeCAD i zmień układ jednostek na MKS w preferencjach. Zobacz Uwagi.

Usage

  1. Switch to the FEM Workbench
  2. Create an Analysis container by pressing the icon.
  3. Create a FEM Solver for Elmer, by pressing the icon.
    • Note: A successful analysis will require at least a Model (2D or 3D), a Material (Fluid or Solid), a Mesh, Equations and Boundary conditions

    Example of a tree view once a Solver for Elmer is activated

  4. Edit the parameters for the solver in the Property editor Data tab of the SolverElmer object in the model tree view
  5. Double-click on the SolverElmer object to prepare an analysis run

    Dialog box to run an Elmer analysis

  6. Select the path to write the analysis in by clicking ...
  7. Click Write to write the case files in the directory selected previously
  8. Click Run to start the analysis

Equations

  • To perform the analysis of a particular physical behavior, an Equation must be used (Flow, Heat, Electrostatics...)
  • Disambiguation: The term Equation is used in FreeCAD to describe the different physical mechanisms, the term Solver is used in all Elmer documents. Thus when using in FreeCAD the "Flow Equation", in reality Elmer uses the "Flow Solver" to find a solution to the Navier-Stokes equation.
  • One or several equations can be used at once with Elmer by simply adding the equation object under the SolverElmer object, thus performing multi-physics analyses:
  1. Click on the SolverElmer object in the model tree view
  2. Select one ore several of the available equations:

Solver Settings

  • Depending on the used equations, you must change the default solver settings. They are explained in the Elmer solver settings.
  • The solver will by default perform a steady-state simulation. To perform a transient simulation (how the model behaves/develops over time) see the section Timestepping (transient analyses) in the Elmer solver settings.

Visualization

The Elmer solver results are output in result pipeline objects. (Result objects are not possible.)

introduced in version 0.21:

For transient analyses you get a result pipeline for every output time step. To edit all of them at once, select them in the tree view and set the parameters in the property editor. To make animations of the temporal progression, the best method is currently to:

  • Hide the view of the first time result.
  • Select an object of your choice in the tree view, but not a pipeline object.
  • Hover with the mouse over the pipelines.

The result is an animation like this:

Notes

  • Important: in order to get sensible results and to be able to exchange the Elmer input files (named case.sif) with others, all values in the input files must be in SI units. In FreeCAD version 0.19 and earlier this is only the case if you use the unit scheme MKS in the preferences.
  • Parameters for the Solver and for the Equations are independently set through the Property editor Data tab of their respective objects in the tree view.
  • Each equation will have a priority, for example, if trying see the effect of a convective flow of hot air, the equation for Flow should be solved with higher priority than Heat, otherwise the solver will first solve Heat through conduction and then Flow.
  • 2D vs 3D cases: Elmer can be used to solve both 2D and 3D cases. However, when defining a 2D case, the faces need to be mapped in the XY plane of FreeCAD, otherwise the solver will try to compute a 3D case on a face, and normal vectors will be under-defined. Further information can be found in the FreeCAD forums: https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?f=18&t=48175

Documentation

The following link gives access to the full documentation for Elmer. This includes the manuals as well as tutorials. Note that documentation and files appended with "gui" generally concern the usage of the Elmer GUI and not the FreeCAD implementation of Elmer.