Studencki Iteracyjny Model Przepływu Instrukcja Obsługi

Studencki Iteracyjny Model Przepływu Instrukcja Obsługi

Studencki Iteracyjny Model Przepływu
Instrukcja Obsługi
Copyright by zesp02
Praca z SIMP składa się z trzech etapów: konstrukcji, obliczeń i prezentacji wyników. W typowym scenariuszu można sobie wyobrazić, że użytkownik
A za pomocą SIMP:Konstruktora tworzy model (lub kilka modeli) zjawiska,
które chce badać i przekazuje użytkownikowi B. Użytkownik B dysponuje
maszyną z dużą mocą obliczeniową, więc uruchamia obliczenia i robi sobie
kawę.
Wynik obliczeń w postaci pliku (lub plików jeśli badaliśmy kilka modeli) przekazuje użytkownikowi C, który dysponuje dużym wyświetlaczem
i pokazuje wyniki obliczeń na konferencji naukowej czy inżynieryjnej burzy
mózgów.
Oczywiście może być tak, że A=B, B=C lub C=A, lub w ogóle A, B i C
to ta sama osoba.
1
Konstruktor
Konstrukcja polega na określeniu warunków brzegowych, czyli stanu modelu w
chwili t = 0, jak też rozmieszczeniu obiektów, których właściwości nie będą zmieniały się w kolejnych iteracjach modelu.
SIMP:Konstruktor to graficzny edytor modeli złożonych z prostopadłościanów
o ścianach prostopadłych do osi układy
współrzędnych. Głównym celem istnienia
Konstruktora jest wstępna wizualizacja modelu w procesie tworzenia. Należy tu zaznaczyć, że wiele elementów widocznych w
Rysunek 1: Ogólny wygląd
Konstruktorze może znikać w Prezenterze,
programu SIMP:Konstruktor
który pokazuje tylko interesujące użytkownika właściwości fizyczne układu.
1.1
Interfejs użytkownika
Interfejs graficzny programu SIMP:Konstruktor składa się z panelu podglądu (pośrodku) i panelu z formularzem ustawień (po prawej). Do dyspozycji
użytkownika jest też menu grupujące najczęściej używane funkcje.
1.1.1
Formularz parametrów
• panel ustawień podglądu i pasek narzędziowy
– Przerysuj : Powoduje natychmiastowe odrysowanie podglądu
– Resetuj : Ustawia wykres w pozycji wyjściowej
1
– Perspektywa: Przełącza między perspektywą równoległą, a zbieżną
– Podgląd uproszczony: Zaznaczenie tego pola powoduje dwukrotne zmniejszenie dokładności podglądu przy znacznym wzroście
wydajności.
• panel parametrów sceny
– Opis: Pole do wpisania opisu sceny, np. „Model pomieszczenia z
elementem grzewczym i oknem o temperaturze niższej niż panująca we wnętrzu”.
– Temperatura początkowa: Pozwala ustawić początkową wartość
temperatury w każdym nieokupowanym miejscu modelu.
– Wymiary: Wymiary sceny, stają się obowiązujące w chwili zapisania modelu lub uaktualnienia podglądu.
– Cykliczne warunki brzegowe: Zaznaczenie tego pola sprawia, że
scena będzie miała topologię hipertorusa.
• panel parametrów obiektu
– Nazwa: Nazwa obiektu
– Kolor : Kolor obiektu, widoczny tylko w Konstruktorze
– Pozycja: Położenie obiektu w scenie
– Wymiary: Wymiary obiektu
Obiekt zajmuje przestrzeń prostopadłościenną od współrzędnych
położenia włącznie, do współrzędnych położenia powiększonych
o wymiary, wyłączając brzeg.
– Temperatura: Temperatura obiektu
– Wianie: Parametry wiania obiektu
Obiekt wiejący nadaje fluidowi na swoim obszarze wektor prędkości określony przez podane współrzędne
– Przywróć i Zastosuj : Aby zmienione parametry obiektu zostały
zapisane w scenie, trzeba użyć przycisku Zastosuj. Przycisk Przywróć anuluje zmiany.
• parametry symulacji
– Iteracje: Po ilu iteracjach (krokach czasowych) zostanie zapisany
wynik
– Metoda charakterystyk : Algorytm wykorzystywany przy obliczaniu pola prędkości
2
Rysunek 2: W SIMP:Konstruktorze można ustalić parametry metod numerycznych SIMP:Iteratora
– Współczynnik siły wyporu: Wartość, z jaką będzie dodawana siła
wyporu
– Siła zachowania rotacji : Wartość, z jaką będzie zachowywana rotacja
– Grubość siatki : Im mniejsza tym większa rozdzielczość modelu
– Krok czasowy: Im mniejszy tym większa dokładność w czasie
– Równanie Poissona: Parametry odpowiedzialne za obliczanie pola ciśnienia
∗ Metoda: Metoda, z jaką będzie rozwiązywane równanie Poissona
∗ Oszacowanie: Metoda szacowania
∗ Błąd : Oczekiwana dokładność (maksymalny dopuszczalny błąd)
∗ Limit iteracji : Po ilu iteracjach zakończyć metodę
Obliczenia kończą się po osiągnięciu oczekiwanej dokładności
lub danego limitu iteracji - co nastąpi pierwsze.
1.1.2
Podgląd
Panel podglądu modelu realizowany jest przez technologię VisAD. W wersji
wykorzystywanej przez SIMP:Konstruktor umożliwia dowolny obrót sceną
przez przeciąganie myszą, jak też zbliżanie i oddalanie z użyciem klawisza
SHIFT.
3
Rysunek 3: Wybrany obiekt staje się nieprzezroczysty
1.1.3
Menu
• Plik – Nowy: tworzy nowy plik
• Plik – Otwórz : otwiera plik
• Plik – Zapisz jako...: zapisuje plik
• Plik – Koniec: opuszcza program
• Widok – Uproszczony: włącza/wyłącza widok uproszczony
• Widok – Proporcjonalny: włącza/wyłącza widok proporcjonalny
• Widok – Równoległy: przełącza między perspektywą zbieżną, a równoległą
• Widok – Resetuj : obraca scenę do pozycji wyjściowej
• Widok – Przerysuj : aktualizuje scenę
• Obiekt – Nowy: dodaje obiekt
• Obiekt – Usuń: usuwa zaznaczony obiekt
• Obiekt – Duplikuj : tworzy nowy obiekt o identycznych właściwościach,
co zaznaczony
4
2
Prezenter
SIMP:Prezenter, to graficzny edytor, który wizualizuje dane na temat modelu wygenerowango przez SIMP:Iterator. Ponadto SIMP:Prezenter umożliwia
użytkownikowi zarówno kontrolę sposobu wizualizacji danych jak i szczegółową analizę właściwości fizycznych układu.
2.1
Interfejs użytkownika
Interfejs graficzny programu SIMP:Prezenter zbudowany jest analogicznie
jak w SIMP:Konstruktorze. Składa się on z panelu podglądu (po środku)
oraz z panelu opcji podglądu(po prawej stronie).
Rysunek 4: Zaawansowane opcje SIMP:Prezentera umożliwiają wizualizację
ciekawych zależności pojawiających się w modelu
2.1.1
Formularz parametrów
• Zmiana parametrów danych: formularz pozwalający ustawić dokładność wczytywanych danych.
2.1.2
Menu
• Otwórz projekt: wczytuje plik w formacie txt, będący wynikiem działania SIMP:Iteratora i wizualizuje zamieszczone w nim dane.
• Zapisz wykres jako: pozwala zapisać wizualizowany wykres.
• Wyjście: powoduje wyjście z programu.
5
• O projekcie: wyświetla podstawowe informacje o projekcie.
2.1.3
Okna wizualizacji
• Połącz okna: SIMP:Prezenter ma dwa, widoczne jednocześnie, okna
w których można oglądać dane na temat modelu. Przycisk pozwala
sterować obydwoma oknami jednocześnie. Pod pojęciem sterowania
rozumiemy wszelkie rotacje modelu.
Rysunek 5: Połączenie obu paneli pozwala zsynchronizować widok dwóch
różnych właściwości fizycznych modelu
• Rozłącz okna: Przycisk pozwala sterować odzdzielnie każdym oknem.
2.1.4
Panel przycisków
• Właściwości okna 1 :aktywacja tego przycisku, powoduje, że użytkownik ma możliwość zmian właściwości okna.
• Właściwości okna 2 : aktywacja tego przycisku, powoduje, że użytkownik ma możliwość zmian właściwości okna.
• Antialiasing: Umożliwia włączenie wygładzania krawędzi rysowanego
wykresu.
• Lepsza jakość wizualizacji : Poprawia jakość wizualizacji.
• Pełen ekran: Powoduje przydzielenie całej powierzchni roboczej aplikacji aktualnemu wykresowi.
• Temperatura: Powoduje wyświetlenie wykresu temperatury
6
– Pole temperatury: Wyświetla wykres pola wektorowego temperatury.
– Gradient pola temperatury: Wyświetla wykres gradientu pola temperatury.
– Moduł gradientu pola temperatury: Wyświetla wykres modułu
gradientu pola temperatury.
– Laplasjan pola temperatury: Wyświetla wykres laplasjanu pola
temperatury.
• Ciśnienie: Powoduje wyświetlenie wykres ciśnienia.
– Pole ciśnienia: Wyświetla wykres pola ciśnienia.
– Gradient pola ciśnienia: Wyświetla wykres gradientu pola ciśnienia.
– Moduł gradientu pola ciśnienia: Wyświetla moduł gradientu pola
ciśnienia.
– Laplasjan pola ciśnienia: Wyświetla laplasjan pola ciśnienia.
Rysunek 6: Zaawansowany system dobierania palety pozwala uzyskać czytelne wykresy
• Pole prędkości : Powoduje wyświetlenie wykresu pola prędkości.
– Moduł pola prędkości : Wyświetla wykres modułu pola prędkości.
– Dywergencja pola prędkości : Wyświetla dywergencje pola prędkości.
– Rotacja pola prędkości : Wyświetla wykres rotacji pola prędkości.
7
– Moduł rotacji pola prędkości : Wyświetla wykres modułu rotacji
pola prędkości.
• Panel kontrolek
– Rozkład kolorów : Pozwala zmienić rozkład kolorów wyświetlanego wykresu, wybierając jeden z sześciu dostępnych zestawów.
– Zestawy kolorów alpha: Pozwala zmienić rozkład kanału alpha
wyświetlanego wykresu, wybierając z czterech dostępnych zestawów
– Mapa kolorów wykresu: Pozwala zmienić mapę kolorów wyświetlanego wykresu.
– Zakres osi danych X : Ustawia zakres wizualizowanych danych
na osi X, rysując jedynie te dane, których wartości należą do
zadanego przedziału.
– Zakres osi danych Y : Ustawia zakres wizualizowanych danych
na osi Y, rysując jedynie te dane, których wartości należą do
zadanego przedziału.
– Zakres osi danych Z : Ustawia zakres wizualizowanych danych na
osi Z, rysując jedynie te dane, których wartości należą do zadanego przedziału.
2.2
Podgląd
Panel podglądu danych fizycznych
modelu realizowany jest w oparciu
o bibliotekę VisAD. Udostępnia on
dwa okna, których nawigacja może
odbywać sie niezależnie, a ponadto
użytkownik ma możliwość jednoczesnego sterowania obydwoma oknami. Zmian właściwości wyświetlanych danych możliwe są po uaktywnieniu okna, w którym użytkownik
aplikacji pragnie oglądać wyniki.
Rysunek 7: Powiększenie jednego z
wykresów ujawnia szczegóły
8