Ansys CFX gilt weithin als der branchenführende CFD-Löser für Anwendungen im Bereich der Turbomaschinen und ist für seine extreme Robustheit und Genauigkeit bekannt. Ingenieure nutzen ihn zur Simulation rotierender Maschinen wie Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren, Gasturbinen und Wasserturbinen. Sowohl der Solver als auch die physikalischen Modelle sind in eine moderne, intuitive und flexible grafische Benutzeroberfläche eingebettet, die umfangreiche Möglichkeiten zur Anpassung und Automatisierung über Sitzungsdateien, Skripte und eine leistungsstarke Ausdruckssprache bietet. Obwohl CFX speziell für Turbomaschinen entwickelt wurde, erstrecken sich seine physikalischen Funktionen auf ein breites Spektrum von Strömungsproblemen. Es unterstützt stationäre und transiente Simulationen, konjugierte Wärmeübertragung (CHT), Mehrphasenströmungen unter Verwendung des Euler-Euler-Modells, Kavitation, Verbrennung sowie bidirektionale Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) über Netzverformung. CFX lässt sich für FSI, Aeromechanik, Akustik und thermomechanische Modellierung mit Ansys Mechanical koppeln. Die hochskalierbare HPC-Unterstützung ermöglicht schnelle parallele Berechnungen für umfangreiche Simulationen von Turbomaschinen.

Aktuelle lizenzierte Softwareversion

ANSYS 2026R1

ANSYS 2025R2

Installation

Die Installationsdateien und die Installationsanleitung für die neueste Version der Software sowie Informationen zur Netzwerklizenzierung sind auf unserem FTP-Server verfügbar. ANSYS CFX ist außerdem auf unseren Linux-Clustern BwUniCluster3.0 und Horeka installiert und steht dort zur Durchführung rechenintensiver Simulationen zur Verfügung.

Hinweis: Installationsdateien für Versionen, die oben nicht aufgeführt sind, können auf Anfrage unter scs-contact∂scc.kit.edu angefordert werden.

Lizenzierung

Netzwerklizenz: Es gibt zwei separate ANSYS-Netzwerklizenzserver, die derzeit beide aktiv sind. Die Konfigurationsdetails für beide Server finden Sie in der Netzwerklizenz-Konfigurationsdatei, die auf dem FTP-Server verfügbar ist. Geben Sie während der Installation bitte den entsprechenden Lizenzservernamen und die Portnummer an, wie in der Konfigurationsdatei angegeben, je nach der von Ihnen beabsichtigten Nutzung der Software. Die beiden Lizenzserver dienen unterschiedlichen Zwecken und müssen entsprechend verwendet werden:

• ANSYS Academic Research: Vorgesehen für nicht-kommerzielle akademische Forschungsaktivitäten am KIT, einschließlich Promotionsvorhaben, Master- und Bachelorarbeiten sowie sonstiger wissenschaftlicher Projekte.
• ANSYS Academic Teaching: Ausschließlich für Lehrveranstaltungen vorgesehen, wie Vorlesungen, Kurse und Übungen.

Bitte stellen Sie sicher, dass Sie den für Ihren Verwendungszweck geeigneten License Server auswählen. Die Nutzung einer der beiden Lizenzen für persönliche oder kommerzielle Zwecke ist strengstens untersagt. Für die Nutzung der Software ist eine aktive Internetverbindung erforderlich. Wenn Sie außerhalb des KIT-Netzwerks auf die Software zugreifen, stellen Sie bitte zunächst eine VPN-Verbindung her, um den License Server zu erreichen. Anweisungen zur Einrichtung und Nutzung des VPN finden Sie unter: Remote Access (VPN)

Folgende Bedingungen müssen eingehalten werden:

For Program(s) which contain the terms Academic, Associate, Research, EduPack or Teaching in the Program Name (hereinafter, “Academic Program(s)”), the following terms shall apply:

1. The analysis work performed with the Academic Program(s) must be non-proprietary work.
2. Licensee and its Contract Users must be or be affiliated with an academic facility. In addition to its employees and Contract Users, Licensee may permit individuals who are students at such academic facility to access and use the Academic Program(s). Such students will be considered Contract Users of Licensee.
3. The Academic Program(s) may not be used for competitive analysis (such as benchmarking) or for any commercial activity, including consulting.
4. Notwithstanding any terms of the Agreement to the contrary, Academic Program(s) may be accessed and used by Licensee at the Designated Site or any other location within a 50 mile/80 kilometer radius of the Designated Site. Academic Program(s) with Ansys Academic Multiphysics Campus Solutions and/or Academic Extended LAN in place (as may be identified in the License Form or Quotation) may be accessed and used by Licensee at the Designated Site or any other location within the same country as the Designated Site; provided, however, that (i) such access and use is and shall remain subject to Export Laws, (ii) Licensee is expressly prohibited from accessing or using the Academic Program(s) at or within any U.S. embargoed country or area; and (iii) access and use of the Academic Program(s) shall be limited to Licensee’s employees and Contract Users (including students) who are based and/or registered to attend classes at the Designated Site. Such limitations apply to any access and/or use of the Academic Program(s), including, but not limited to, access via a VPN connection or through license borrowing.
5. TECS for the Academic Program(s) will be provided at the sole discretion of Licensor and/or its Affiliates and/or Channel Partners. In the event TECS is provided, all Customer Support requests must be initiated via the Ansys Learning Forum at www.ansys.com/forum, and Section 9 TECS of the Agreement shall apply.

Academic Program(s) which contain the term "Associate" in the Program Name may only be used for non-proprietary industry related research, degree and/or non-degree related research, student instruction, student projects, and student demonstrations.

Academic Program(s) which contain the term "Research" in the Program Name may only be used for non-proprietary degree and/or non-degree related research, student instruction, student projects, and student demonstrations.

Academic Program(s) which contain the term "Teaching" or “EduPack” in the Program Name as well as any free student downloads may only be used for student instruction, student projects, and student demonstrations.

Academic Program(s) which contain the term “Academic” or “Tools” but do not contain the terms "Associate", "Research", “EduPack” or "Teaching" in the Program Name assume the terms of use of the Academic Program(s) it is used with. When used as a standalone program, or if the Program(s) are not associated with any other Academic Program(s), the Program may only be used for degree and/or non-degree related research, student instruction, student projects, and student demonstrations.

Academic Program(s) which contain the term "Campus Solution" in the Program name contain combinations of Academic Research and Academic Teaching Products, and as such each of these component products must be used in accordance with the Academic Research & Academic Teaching terms of use described above. 

Where Licensee is using the Academic Program(s) for research projects, Licensee will, if requested by Licensor, submit a Case Study prior to the end of the License Term.  The Case Study will be in English, contain a title and an abstract, and include: (1) the purpose of the study; (2) the approach used to conduct the study; (3) the results obtained; (4) the conclusion as to the results obtained versus the objective of the study; (5) how the Academic Program(s) contributed to the study; (6) three color graphics of the model and meshes; and (7) the Academic Program(s) input files or session log file.

Inhaltsangabe

Einleitung

Die CFX-Komponenten

CFX auf den Linux-Clustern des SCC

Einleitung

ANSYS CFX ist ein CFD-Programm der ANSYS, Inc. Am SCC ist es auf den Linux Cluster bwUniCluster installiert. Interessierten Instituten kann das Programm auch für eine lokale Installation (WINX64 / LINX64) bereitgestellt werden.

Zum eigentlichen CFX Solver gehören noch:

• die Entwicklungsumgebung ANSYS Workbench und der Modellierer ANSYS Design Modeler.
• ein Präprozessor CFX-Pre, zur Modellerstellung
• ein Postprozessor CFD-Post

Alle Module können über Kommandozeilen aufgerufen werden oder auch über den CFX Launcher angesteuert werden. Näheres findet man in der Kurzanleitung und in den Handbüchern zu CFX.

Ein Überblick über die Funktionalitäten des Programms:

• stationäre und transiente Strömungen
• laminare newtonsche und nicht-newtonsche Fluide
• zahlreiche Turbulenzmodelle
• inkompressible und kompressible Fluide,
  auch für den supersonischen und transsonischen Bereich
• Wärmeleitung, Konvektion
• Massentransport, chemische Reaktionen
• Strömungen mehrerer Fluide, Mehrphasenströmung
• Teilchenbahnen, Verbrennung, Strahlung
• freie Oberflächen
• bewegliche und veränderbare Gitter
• lokale Netzverfeinerung
• Import von ProE- und anderen CAD-Daten
• Visualisierung mit EnSight

Die CFX-Komponenten

CFX kann in der ANSYS Workbench integriert benutzt werden, die CFX-Komponenten können aber auch direkt über Kommandos aufgerufen oder über den CFX Launcher angesteuert werden. Dieser wird einfach durch

aufgerufen. Hier können auch Informationen über Programm- und Systemkonfiguration abgefragt werden.

ANSYS Workbench und ANSYS Design Modeler

sind beides Werkzeuge um Geometrien und Netze für CFX zu generieren. Es wird ein gtm- oder cfx-File erzeugt. Weitere Werkzeuge sind "Third Party" Programme wie z.B. HyperMesh.

CFX-Pre

ist ein Präprozessor zur Definition der Randbedingungen und der physikalischen Eigenschaften des Modells.
Dazu liest er das gtm- bzw. cfx-File ein und erzeugt

• ein Case-File id.cfx
• ein Sessionfile id.pre (auf Anforderung)
• ein Definition-File id.def, das vom CFX-Solver eingelesen wird
• ein Multi-Configuration-File id.mdef, das vom CFX-Solver eingelesen wird
• ein CFX Command Language File id.ccl (auf Anforderung)

CFX-Pre kann auch pre-, cfx-, def- und ccl-Files einlesen und daraus wiederum eine Simulation aufbauen.
Selbst ein Ergebnis-File id.res, wie es vom Solver erzeugt wird, kann reimportiert werden.

CFX Solver Manager

ist eine Oberfläche zur Interaktion mit dem Solver.

• hier läßt sich ein Job
  • starten, abbrechen
  • überwachen
• die Ergebnisse lassen sich in bestimmten Formaten exportieren, z.B.
  • Patran
  • EnSight
  • FieldView
• das Definitionsfile kann editiert werden

Der Solver Manager nummeriert die Jobs, beginnend mit 001, durch, so dass die Jobnamen und Ergebnisdateien id_001 als Namensbestandteil haben.

Der CFX Solver liest das Definition-File id.def (bzw. id.mdef) und liefert folgende Dateien:

das Resultsfile, das die Geometrie und die Lösung enthält und Eingabedatei für CFD-Post ist: id_001.res bzw. id_001.mres

• im transienten Fall wird gleichzeitig ein Verzeichnis mit dem Namen id_001 angelegt, in dem Dateien mit Namen nn.trn liegen, wobei nn die Nummer des Zeitschrittes bedeutet, oder
• das Outputfile, in dem Informationen über das Modell und dem Lösungsvorgang stehen; Name: id_001.out bzw. id_001.mout

CFD-Post

dient zur Visualisierung der Ergebnisse.

• als Eingabedatei ist das Ergebnisfile id.res oder id.mres nötig
• im transienten Fall greift CFD-Post auch auf die Dateien im Unterverzeichnis id_nn zurück
• weitere mögliche Eingabedateien sind
  • das CFD-Post Sessionfile id.cse
  • das CFD-Post Statefile id.cst (das entspricht dem CFX Command Language File)
  • das CFX Definitionfile id.def

Alle Module lassen sich auch direkt mit Kommandos aufrufen. Auch Funktionalitäten des CFX Solver Managers lassen sich direkt aufrufen. Einige wichtige Kommandos sind:

Die einzelnen Beschreibungen und Optionen erhält man, wenn man die Kommandos mit der Option -h eingibt.

CFX auf den Linux-Clustern des SCC

Auf dem Linux Cluster bwUniCluster wird ein Modulkonzept eingesetzt. Um ANSYS zu verwenden, müssen Sie zuerst das entsprechende Modul laden. Sie erhalten alle vorhandenen Software-Module, indem Sie

module avail

eintippen. Um das Modul der aktuellen Version von ANSYS zu laden, geben Sie Folgendes ein:

module load cae/ansys

Sie können das Modul auch mit der gewünschten Versionnummer laden, wie z.B.

module load cae/ansys/2023R2

Auf den Linux-Clustern des SCC sollte die Ausführung von CFX unter Kontrolle eines Job Management Systems stattfinden, welches die Rechnerressourcen für den CFX-Job bereitstellt. Um die Verwendung von CFX auf diesen Clustern zu vereinfachen, wurde das Startskript ‚cfx5job‘ bereit gestellt. Der Aufruf des Solvers für den bwUniCluster lautet demnach:

cfx5job -j name -t cpu-zeit -m memory
[-R restart-datei][-p prozessoren][-n nodes][-q queue][-s string]

Hier ein Beispiel, um eine CFX Berechnung parallel auf zwei Knoten mit jeweils 40 Prozessoren und 90.000 MB Hauptspeicherbedarf für 30 Minuten zu starten:

cfx5job -j test -t 30 -n 2 -p 40 -m 90000


Der Aufruf von CFX kann auch per Skript durchgeführt werden. Hier nachfolgend ein Skript "run_cfx.sh", um CFX mit der Start-Methode 'Intel MPI Distributed Parallel' zu starten:

#!/bin/sh
#SBATCH --nodes=2
#SBATCH --ntasks-per-node=40
#SBATCH --partition=multiple
#SBATCH --time=0:30:00
#SBATCH --mem=90gb
module load cae/ansys/2023R2
source cfxinit
cfx5solve -def test.def -par-dist $hostlist -start-method 'Intel MPI Distributed Parallel'

Um das Skript an das Job Management Systems zu submittieren, führen Sie Folgendes aus

sbatch run_cfx.sh

Weitere Informationen zum Batchsystem erhalten Sie unter diesem Link:

Batch Job Management System des bwUniCluster