byADIT תוכנות חינם למהנדסים ולסטודנטים
EngiFree
תוכנות CFD חינמיות — חלופות אמיתיות ל-ANSYS Fluent ול-STAR-CCM+

תוכנות CFD חינמיות — חלופות אמיתיות ל-ANSYS Fluent ול-STAR-CCM+

רישיון של ANSYS Fluent או STAR-CCM+ הוא אחת ההוצאות הכבדות במשרד הנדסי, ולכן השאלה "מה עושים בלי זה" חוזרת כל הזמן. התשובה הקצרה: הפיזיקה זמינה חינם, הנוחות לא. הפותרים החינמיים מגיעים לאותה איכות תוצאה — בתנאי שאתם מוכנים להשקיע בהכנת הרשת, בהגדרת התנאים ובבדיקת ההתכנסות בעצמכם.

הפותרים הכלליים

1. OpenFOAM

הסטנדרט של עולם הקוד הפתוח ב-CFD. ספרייה של פותרים לזרימה דחיסה ובלתי-דחיסה, רב-פאזית, העברת חום, בעירה וטורבולנציה, עם מודלים מוכרים (k-epsilon, k-omega SST, LES). רץ במקביל על אשכול בלי מגבלת ליבות ובלי עלות נוספת.

מה שחסר: אין ממשק גרפי אמיתי. הכל נעשה דרך קבצי מלל בתיקיית המקרה ודרך שורת פקודה, ועקומת הלמידה היא הדבר היקר כאן — לא הרישיון.

2. SU2

מגיע מסטנפורד ומכוון לאווירודינמיקה ולאופטימיזציה. הצד החזק שלו הוא פתרון צמוד (adjoint) שמאפשר אופטימיזציית צורה יעילה — יכולת שבעולם המסחרי נמצאת רק במוצרי הדגל.

מה שחסר: פחות מכסה בעיות תעשייתיות "רגילות" של זרימה פנימית ורב-פאזיות מאשר OpenFOAM.

3. Code_Saturne

מפותח על ידי EDF הצרפתית ומשמש אותם בפועל לתחשיבי תחנות כוח. תומך בזרימה בלתי-דחיסה ודחיסה חלשה, העברת חום, קרינה ובעירה, ויש לו ממשק הגדרה גרפי — נדיר בעולם הזה.

שיטות מיוחדות: לטיס בולצמן וגאומטריה מסובכת

כשהגאומטריה מורכבת מדי לרשת קלאסית — מדיה נקבובית, סלע, מיטות מוצקים, כלי דם — שיטת לטיס בולצמן חוסכת את כאב הראש של יצירת הרשת.

4. Palabos

מאוניברסיטת ז'נבה, מקבילי, מיועד בדיוק לזרימות בגאומטריה מסובכת. המקרים מוגדרים ב-C++ או ב-Python.

5. OpenLB

ספריית C++ לאותה משפחת שיטות, עם מקביליות מובנית. זו ספרייה ולא יישום מוגמר — צריך לכתוב קוד סביבה.

מחקר וטורבולנציה ברזולוציה גבוהה

6. Xcompact3d

סכמות הפרשים קומפקטיות מסדר גבוה על רשת קרטזית, עם דיסיפציה נומרית נמוכה מאוד. מיועד ל-DNS ו-LES ומתקרב לאלפי ליבות.

7. Nektar++

שיטת אלמנטים ספקטרליים/hp — דיוק גבוה מאוד עבור מספר קטן יחסית של דרגות חופש. מכסה גם בעיות רב-פיזיקליות.

8. Fluidity

מאימפריאל קולג', עם רשת בלתי-מובנית שמתאימה את עצמה תוך כדי הריצה. חזק בזרימות רב-פאזיות ובמודלים אוקייניים ואטמוספריים.

9. MFiX

של משרד האנרגיה האמריקאי, לזרימה רב-פאזית של גז-מוצק: מיטות מרחפות, כורים, מגזזים. מאומת מול גוף גדול של ניסויים מפורסמים.

מה שאתם באמת צריכים סביב הפותר

רוב הזמן ב-CFD לא מושקע בפתרון אלא ברשת ובניתוח התוצאות. שני הכלים האלה חינמיים ומשמשים כמעט כל זרימת עבודה של קוד פתוח:

10. Gmsh

יוצר רשתות דו- ותלת-ממדיות, עם שפת סקריפט שמאפשרת לייצר משפחות של גאומטריות ורשתות באופן חוזר.

11. ParaView

הכלי הסטנדרטי להצגת תוצאות: חתכים, קווי זרימה, איזו-משטחים ואנימציות, גם על סטי נתונים גדולים מאוד.

ואם אין לכם זמן ללמוד OpenFOAM

12. SimScale — תוכנית קהילה

CFD ו-FEA בדפדפן, על מנוע ענן, בלי התקנה. התוכנית החינמית נותנת שעות מחשוב מוגבלות והפרויקטים בה פומביים — כלומר לא מתאימה לעבודה של לקוח.

שורה תחתונה

למחקר, לסטודנטים ולמשרד שמוכן להשקיע חודש בלמידה — OpenFOAM עם Gmsh ו-ParaView הוא זרימת עבודה מלאה שלא חסר לה כלום מבחינה פיזיקלית. מה שכן קונים בכסף אצל Ansys או Siemens הוא הזמן: ממשק אחד, רשת אוטומטית, ספריות חומרים, ותמיכה שאפשר להתקשר אליה כשפרויקט בוער.

כל כלי ה-CFD החינמיים באתר: קטגוריית CFD.

קריאה נוספת