Ihre wesentlichen Vorteile von unserer Software MESHFREE

Neuer Maßstab in der Virtualisierung von Produkt- und Prozessdesign durch unsere Punktwolken-Technologie

MESHFREE bietet zahlreiche Vorteile, die die Software zu einer leistungsstarken und flexiblen Lösung für komplexe Simulationen machen. Ob für schnelle Funktionsintegration, skalierbare HPC-Anwendungen oder beim Untersützen verschiedener Hardware- und Betriebssysteme – MESHFREE ist darauf ausgelegt, Ihren gesamten Simulationsprozess zu optimieren.

Erfahren Sie mehr über die Aspekte, die MESHFREE für Ihre Anwendung einzigartig machen:

Vorteile der MESHFREE Software im Überblick
© Fraunhofer ITWM
Vorteile der MESHFREE Software im Überblick

Preprocessing

  • Keine Volumenvernetzungsanforderungen
    MESHFREE vereinfacht und verkürzt die Vorverarbeitung, indem es die Oberflächentriangulation als geometrischen Input verwendet und so den manuellen Aufwand für die 3D-Volumenvernetzung im Vergleich zu gängigen Tools erheblich reduziert.
  • Minimale Einrichtungszeit mit hoher Automatisierung
    Die Skriptsprache von MESHFREE minimiert die Setup-Zeit und unterstützt eine weitgehende Automatisierung der Simulationsabläufe.
  • Einfache Implementierung von Parameterstudien
    Die Eingabedateien von MESHFREE können in hohem Maße parametrisiert werden, so dass mehrere Simulationsjobs mit unterschiedlichen Geometrien oder physikalischen und numerischen Parametern ohne Benutzerinteraktion ausgeführt werden können.

Physik

  • Optimale Behandlung von freien Oberflächen
    Im Gegensatz zu netzbasierten Methoden, die das Berechnungsgebiet einschränken, unterstützt MESHFREE in natürlicher Weise freie Oberflächenströmungen und geometrische Bewegungen.
  • Von inkompressibel bis kompressibel 
    MESHFREE löst die Erhaltungsgleichungen für inkompressible oder kompressible Medien, je nach Anwendung.
  • Umschalten zwischen Lagrange und Euler
    MESHFREE ermöglicht den nahtlosen Wechsel zwischen dem Lagrangeschen (bewegten) oder dem Eulerschen (stationären) Ansatz oder einer Kombination von beiden innerhalb desselben Setups.
  • Modellierung komplexer Materialien
    MESHFREE ist ideal für die Simulation von Materialien mit großen Verformungen und bietet dem Benutzenden die Flexibilität, neue Materialmodelle zu definieren.
  • Unterstützt mehrphasige Strömungen
    Interne Kopplungen kommen leicht zum Einsatz, um die Wechselwirkung zwischen mehreren Phasen zu modellieren – je nach Bedarf auf der Grundlage von Volumen-Volumen- oder Oberflächen-Oberflächen-Kopplungen.
  • Fluid-Struktur-Interaktion (FSI)
    Starrkörperbewegungen aufgrund von Strömungskräften können intern behandelt werden. Für deformierbare Körper und Strukturen bietet MESHFREE Schnittstellen zu Finite-Elemente-Solvern wie LS-DYNA und VPS.

Datenschutz und Datenverarbeitung

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Die Modellierung der Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) ist eine der anspruchsvollsten Simulationsaufgaben. Die Kopplung von MESHFREE mit LS-DYNA wird bereits in der Industrie eingesetzt und demonstriert hier ihr Potenzial am Beispiel einer Gummilasche, die von einem gezielten Luftstoß verbogen wird.

Numerik

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Die Kármánsche Wirbelstraße ist ein Phänomen in der Strömungsmechanik, bei dem sich hinter einem umströmten Körper gegenläufige Wirbel ausbilden. Adaptive Verfeinerungsstrategien in MESHFREE ermöglichen es, minimale Rechenzeiten mit der gewünschten Genauigkeit zu kombinieren.

  • Adaptive Verfeinerung auf Basis der Qualität
    MESHFREE bietet automatische lokale Verfeinerungsstrategien, die auf individuellen Qualitätsmetriken wie maximalen Fehlergrenzen für bestimmte Simulationsgrößen basieren.
  • Numerische Konvergenz
    Die zugrundeliegende Generalisierte Finite-Differenzen-Methode (GFDM) sorgt für numerische Konvergenz, entweder durch Erhöhung der Approximationsordnung (p-refinement) oder der Auflösung der Punktwolke (h-refinement).
  • Approximationen höherer Ordnung
    MESHFREE verwendet räumliche Approximationen zweiter Ordnung oder höher, wodurch der Approximationsfehler auf die Größenordnung h³ mit der Diskretisierungslänge h der Punktwolke reduziert wird.
  • Exakte physikalische Randbedingungen
    Die Randfüllung in MESHFREE stellt sicher, dass Punkte genau auf den geometrischen Rändern platziert werden, was eine genaue numerische Diskretisierung für verschiedene Randbedingungen ermöglicht, insbesondere für diskrete Neumann-Operatoren oder Operatoren höherer Ordnung.

Postprocessing

  • Intuitive Ergebnisinterpretation
    Mit seinen integrierten Auswertungsoptionen hilft MESHFREE dem Benutzenden, Simulationsergebnisse einfach und effizient zu interpretieren.
  • Unterstützt gängige Formate
    Die Simulationsergebnisse können im EnSight-, HDF5- oder OBJ-Format gespeichert werden, was eine Auswertung und Nachbearbeitung mit verschiedenen Visualisierungstools wie ParaView, Animator4 und Blender ermöglicht.
  • Punktwolke zu Geometrie-Mapping
    Ein ausgefeiltes Mapping-Verfahren ermöglicht die Visualisierung des Einflusses von Punktwolkengrößen auf die Geometrie.

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Simulationen mit MESHFREE bieten einen Einblick in Strömungsvorgänge, die mit Experimenten nur schwer zu erreichen sind. Eine photorealistische Visualisierung der Simulationsergebnisse mittels Blender hilft dabei, Strömungseffekte noch greifbarer darzustellen.

Software

  • Schnelle Funktionsintegration
    Wir entwickeln MESHFREE kontinuierlich weiter – wobei wir Beta-Versionen in der Regel alle zwei Monate veröffentlichen, um sicherzustellen, dass neue Funktionen und Verbesserungen schnell integriert werden.
  • Skalierung für HPC-Anwendungen
    MESHFREE ist vollständig MPI-parallelisiert (shared und distributed) und skaliert gut auf Rechenclustern.
  • Unterstützung mehrerer Hardware und Betriebssysteme
    MESHFREE unterstützt mehrere Betriebssysteme, insbesondere Linux und Windows, und ist mit verschiedenen Hardware-Plattformen kompatibel.
  • Umfassende Online-Dokumentation
    Die Software bietet eine frei verfügbare Online-Dokumentation von der Installation über die ersten Schritte bis hin zu detaillierten Funktionsbeschreibungen.
  • Aktive wissenschaftliche Forschung
    Wir entwickeln die zugrundeliegende Generalisierte Finite-Differenzen-Methode (GFDM) kontinuierlich wissenschaftlich weiter – gemeinsam mit unseren Partnern aus Forschung und Industrie.
MESHFREE Workflow
© Fraunhofer ITWM
MESHFREE Workflow