STREAM

STREAM yazılımının genel amacı yapısal çözüm ağı kullanarak (Kartezyen ve ya silindirik) termal akışkan analizi gerçekleştirmektir. STREAM ilk piyasaya sürüldüğü tarih olan 1984 yılından beri birçok ticari uygulamada sıkça kullanılmıştır. STREAM yazılımının her geçen yıl yetenekleri artırılmakta ve böylece uygulama alanları genişlemektedir. Nisan 2005 de lisanslı STREAM yazılımının kullanıcı sayısının 1000’nin üzerinde olması alanında ne kadar başarılı bir yazılım olduğunun göstergesidir.

Özellikler:

STREAM yazılımında, yapısal çözüm ağı kullanılması çözüm ağı oluşturmaya harcanan zamanı ve hesaplama zamanını oldukça düşürmüştür. STREAM yazılımının performansı, özellikle hassas geometrik eğrilerin yeniden modellenmesine gerek duyulmayan uygulamalarında oldukça yüksektir (Hassas geometrik eğrilerin yeniden modellenmesi, akış yapısının kesin olarak bilinmesi istenen uygulamalarda gereklidir).

Termal akış analizlerinde genellikle ayrıklaştırma yöntemi için sonlu hacimler yöntemi tercih edilir. STREAM yazılımında da sonlu hacimler yöntemi ayrıklaştırma işlemi için kullanılmaktadır.

STREAM ile 1 milyon çözüm ağına sahip bir model 300 MB’dan az bir bellek kullanarak çözülebilir. VB arayüzü ve kullanıcı fonksiyonlarının tablo verileri halinde girilmesi gibi birçok faydalı özelliği kullanıcı arayüzünün verimliliğinin bir göstergesidir.

Ağırlıklı olarak dikdörtgensel şekilli çok parçalı modellerin simülasyonun da tercih edilir. Geometrideki herhangi bir eğri veya eğim, “stair step approximation shape” yöntemi kullanılarak modellenebilir. Ayrıca bu tarz bir modelleme akış alanında ve termal iletkenlikte bir bozulmaya neden olmaz. Elektronik parçaların soğutulması, havalandırma sistemleri ve havanın çevresel değerlendirmesi üzerine örnekler mevcuttur. İşlem ve hesaplama süresinin geometrik doğruluğa tercih edildiği uygulamalarda özellikle tavsiye edilir.

ÖN İŞLEMCİ (PREPROCESSOR)

STREAM ön işlemcisi verilerin hesaplanmadan önce düzenlenmesi için kullanılır. Geometrinin oluşturulması, çözüm ağının oluşturulması, sınır koşulları ve malzeme özelliklerinin tanımlanması için STREAM ön işlemcisinden yararlanılır. STREAM ön işlemcisi kolay anlaşılabilir ve arayüzünün kullanımı oldukça kolaydır.

Çözüm Ağı Oluşturulması

STREAM yapısal bir çözüm ağından faydalanmaktadır (Kartezyen ve silindirik koordinatlar). Otomatik olarak çözüm ağının oluşturulmasına imkân sunmaktadır. Bunu gerçekleştirirken standart uzunluk ve benzer parçalarla çalışırken zaman tasarrufu sağlayan geometrik orantıdan yararlanmaktadır.

Deformasyon Fonksiyonu

Geometrinin karmaşıklığına bağlı olarak çözüm ağı eşit olarak dağıtılamayabilir veya otomatik çözüm ağı oluşturucu fonksiyonlarının kullanılması istenebilir. Eşit olmayan bir çözüm ağı dağılımının ve orijinal geometrinin yanlış tanımlanmasının önlenmesi için çözüm ağı oluşturulmadan önce geometri merdiven kalıplı bir şekle dönüştürülür. Bu fonksiyon kullanıcıya kesin çözüm ağı yerlerini tanımlamasına olanak tanır. Ayrıca uygun yüzey alanının ve hacminin çözüm ağı oluşturulmasından sonra korunmasını mümkün kılar.

Ayarlar

STREAM birçok farklı fiziksel fenomeni simüle etme kabiliyetine sahip genel-amaçlı termal akışkan analizi yazılımıdır. Çok-amaçlı CFD yazılımlarının kullanımı çok karmaşık ve zordur. Bu karmaşıklığı hafifletmek için STREAM yazılımı iyi organize edilmiş yükleme araç çubuklarına sahip navigasyon sitemini ve diyalog kutularını bir araya getirmiştir. Diyalog kutuları, kullanıcının basit özelliklerinden gelişmiş ayarlara rahatça gezinmesine olanak tanır. STREAM yazılımının bu özellikleri, kullanıcının kritik hatalar yapmasını büyük ölçüde azaltır.

CAD Dosyasının Yüklemesi

STREAM yazılımına elektronik kartların model geometrisi 3D CAD (Parasolid(X_T), STEP(.stp), STL, DXF) ve IDF verisi olarak aktarılabilir. STREAM ön işlemcisinden yararlanarak geometri basitleştirilebilir, boyuta göre batch silinebilir ve klik-seçmeli silme işlemi (özellikle az ve ya çok parçalı karmaşık CAD dosyalarında faydalıdır) yapılabilir.

CAD dosyalarının yüklenmesi sırasında parçaların pozisyonları, boyutları yapılmak istenilen simülasyona göre ayarlanabilir.

STREAM Ön İşlemcisi Fonksiyon Listesi

ÇÖZÜCÜ (SOLVER)

Çözücü CFD program yapısının bir parçasıdır. Ön işlem aşamasında tanımlanan girdi (input) verileri, çözücü aşamasında akışkan/termal akış alanını hesaplamakta kullanılır. Kullanıcının sadece girdi verisini ismini ve yerini belirtmesi yeterlidir. Kullanıcı monitör fonksiyonundan yararlanarak hesaplama durumunu analiz boyunca gözlemleyebilir.

Yüksek Hızlı Hesaplama

STREAM analiz süresini kısaltmak için yüksek-hızlı hesaplama tekniğinden yararlanır. Yüksek-hızlı hesaplama tekniği büyük çaplı analizlerin kabul edilebilir süre zarfında çözümüne imkân tanır. Bunlara ek olarak bu teknik kullanılarak karmaşık CAD verileri minimum modifikasyon ile analize hazır hale getirilebilir.

– Hesaplama Hızı Örnekleri–

1) İç Ortam Isısı ve Sıcaklığı: 520.000 eleman 500 iterasyon: 1 saat 15 dak. (Pentium Xeon 3.06GHz)

2) Açık Hava Rüzgâr Ortamı: 2.210.000 eleman 200 iterasyon: 2 saat 43 dak. (Pentium Xeon 3.06GHz)

3) Tanktaki Kaynama Ortamı: 560,000 eleman 3000 iterasyon: 52 dak. (AthlonMP 2.13GHz)

Monitör Fonksiyonu

STREAM yazılımının Windows versiyonun da kullanıcı monitör fonksiyonundan yararlanarak analiz boyunca hesaplama işleminin gidişatını takip edebilir. Analiz süresince gerçek-zamanlı bilgi alınabileceği gibi analiz işlemi durdurulup hesaplama alanı içindeki hız ve sıcaklık gelişimleri hakkında da detaylı bilgiye ulaşılabilir. Batch işlemi istenilen herhangi bir zaman yeniden başlatılabilir.

Paralel Hesaplama

STREAM hesaplama süresini daha da kısaltabilmek için paralel çözücülerden yararlanır. Paralel çözücüler sayesinden elde edilen hız özellikle geniş kapsamlı, karmaşık modellerin ve sürekli olmayan (transient) problemlerin çözümünde avantajlıdır. Paralel çözücüler birçok farklı konfigürasyon içinde mevcuttur ve her bir operasyon sistemi (operating system) için optimum hale getirilmiştir. Paralel çözücünün Windows versiyonundaki arayüz standart Windows çözücüsündeki ile aynıdır. Kullanıcı paralel çözüm tekniği hakkında fazladan bir bilgiye sahip olmadan rahatlıkla bu çözüm tekniğinden yararlanabilir.

Çözücü Fonksiyonel Listesi

Genel-amaçlı diğer birçok akışkan analizi yazılımında olduğu gibi STREAM programı da temel akışkan/termal problemlerin çözümünde gerekli olan ana fonksiyonları sağlıyor. Bunun yanında yüksek dereceli, karmaşık akışkan ve ısı transfer fenomenlerinin matematiksel modellerinde içermektedir.

Serbest Yüzey Analizi

STREAM yazılımı kullanılarak akışkanın serbest yüzey şeklini simüle edilebilir. MARS fonksiyonu kullanıcıya sıvıların birbiriyle olan etkileşimi hakkında bilgi verir.

Hareketli Obje Fonksiyonu

STREAM yazılımı kullanılarak objeler bağımsız olarak ortogonal gridlerin den hareket ettirilebilir. Hareketli objelerin akışkan üzerinde yarattığı etkilerin simüle edilebilmesinin yanında bileşke termal etkiler de STREAM yazılımı ile simultane olarak hesaplanabilir.

Panel Isı İletim Radyasyonu/Poroz Katı

STREAM yazılımının içerdiği panel fonksiyonu kullanılarak ısı iletim analizi, geçirgenlik analizi ve ince panellerin radyasyon (solar radyasyon) analizi yapılabilir. Panel fonksiyonu, panel parçaları çözüm ağına dâhil edilmediği için çözüm ağı boyutlarının düşmesinden dolayı önemlidir. STREAM yazılımında radyasyon yayan fin poroz katı ile değiştirilerek analiz gerçekleştirilebilir.

Nem Yoğunlaşması/Buharlaşma Fonksiyonu

Su ile katı yüzey arasındaki etkileşim ve havadaki rutubet STREAM yazılımı kullanılarak hesaplanabilir. Birikmiş nem yoğunlaşması tahmin edilebildiği gibi anlık nem yoğunlaşması da STREAM yazılımı kullanılarak bulunabilir. Bunun yanında gizli hava buharlaşması hesaba katılarak buharlaşma analizi yapılabilir.

Parçacık Analiz Fonksiyonu

STREAM yazılımında kütleye sahip genel parçacıkların ve kimyasal reaksiyona uğramış parçacıkların yörüngesi hesaplanabilir. Yan taraftaki şekilde enjeksiyonla soğutma işleminin simülasyonu örnek olarak verilmiştir. Simülasyon buharlaşan parçacıklar kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

SON İŞLEMCİ (POSTPROCESSOR)

STREAM yazılımının ard-işlemcisi Cradle’ın CFD programlarında kullandığı yaygın bir araç çubuğudur. Çözücü tarafından hesaplanan verilerin görselleştirilmesinde kullanılır. Ard-işlemci kontur verilerinin, vektörel sonuçların ve belirli noktalardaki değerlerin görselleştirilmesini sağlayan çeşitli fonksiyonlara sahiptir. Bu temel fonksiyonlarının yanında yüksek-kaliteli grafik çıktıların alınmasına da olanak tanır.

Temel Fonksiyonları

Cradle’ın ard-işlemcisi ayrıntılı görüntülemeye imkân tanıyan araç çubuklarına sahiptir. Ayrıca Cradle’ın ard-işlemcisi içersinde ürün tasarımı için gerekli olan tüm bilgilerin elde edilmesine yarayan araç çubukları da mevcuttur.

Vector	Contour	Mesh
Iso-surface	Streamline	Variable graph

Diğer Fonksiyonları

Cradle’ın ard-işlemcisi hesaplama sonuçlarının görselleştirmesine yarayan birçok farklı araç çubuğuna sahiptir. Bu görselleştirme fonksiyonları sadece CAE uzmanları için değil üçüncü parti gözlemciler içinde kullanışlıdır. Özel durumlar için geliştirilmiş fonksiyonlar temel fonksiyonlar ile görselleştirilemeyecek nümerik sonuçların elde edilmesini sağlar.

Oil flow	Texture mapping	Lighting
Variable registration	Comparative visualization	Neutral file

Animasyon

Animasyon akışı görselleştirmek için kullanılabilecek en ideal yoldur. Cradle’ın ard-işlemcisi ile daimi durum ve sürekli olmayan akışların görselleştirilmesi otomatik olarak yapılabilir.

Ard-İşlem Fonksiyonları