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ANSYS Academic Multiphysics Campus

Programmsuite zur Lösung von Problemen aus den Bereichen Multiphysik, Strukturmechanik, Strömungsmechanik, Elektromagnetik und Systemsimulation.
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Lizenztyp:Campuslizenz
Lizenz gilt für:
  • Akademische Forschung und Lehre
  • Geräte des KIT
  • Mitarbeiter des KIT
  • Studierende des KIT (auch auf privaten Geräten)
  • siehe Lizenzbedingungen
Registrierung beim Hersteller:Erforderlich für Zusatzfunktionen (z.B. Support)
Leistungen seitens SCC:
  • Bedienungsberatung und Unterstützung beim Zugang zur Infrastruktur
  • Bereitstellung
  • Bereitstellung von Dokumentation
  • Beschaffung, Lizenz- und Vertragsmanagement
  • Betrieb und Pflege der Lizenzserver
  • Fachliche Beratung zur Nutzung
  • Installationsunterstützung
  • Schnittstelle zum Hersteller-Support
  • Unterstützung bei Nutzung auf HPC-Systemen
Bereitstellung:

Überblick

aktuelle Versionen: 19.2, 2019R3 und 2020R1

Die wichtigsten Neuerungen der Version 2019R3 finden Sie hier .

Lizenzumfang:

150 Ansys Produkte (ANSYS Academic Multiphysics Campus)
25 Academic Research LS-DYNA
25 Academic Meshing Tools
640 HPC-Lizenzen (Parallelprozesse)
5 Academic Ensight Post Processing Tools
1 ANSYS Academic Composite PrepPost
Eine Übersicht über die darin enthaltenen Produkte entnehmen Sie bitte der PDF-Datei.

Das Programmsuite dient zur Lösung von linearen und nichtlinearen Problemen aus der Strukturmechanik, Fluidmechanik, Akustik, Thermodynamik, Piezoelektrizität, Elektromagnetismus sowie von kombinierten Aufgabenstellungen (Multiphysik). 

Die Dokumention ist Online erhältlich. Für den Zugriff (auch auf das Customer Portal) und müssen Sie sich einen Account bei Ansys anlegen. Bitte erfragen Sie zuvor die Customer Number bei den Betreuern. Eine Installationsanleitung finden Sie oben unter Mechanical, CFX und Fluent.

Das SCC stellt dem KIT eine sogenannte ANSYS Academic Multiphysics Campus Lizenz bereit. Die ANSYS Produkte können als gesamte Suite aber auch einzeln auf Arbeitplatzrechnern bzw. Institutsrechnern installiert werden.

Am SCC kann die Suite auf dem bwUniCluster (uc1), dem Forschungshochleistungsrechner ForHLR I (fh1) und in den Poolräumen des SCC genutzt werden.

Alle ANSYS Produkte (bis auf die ANSOFT EDA Suite) sind zu einer gemeinsamen Simulationsumgebung zusammengefasst. Den Rahmen bildet die ANSYS Workbench als Entwicklungsumgebung für ANSYS Mechanical, ANSYS CFX, ANSYS FLUENT und ANSYS ICEM_CFD, sowie viele andere ANSYS Produkte. Eine Übersicht findet man auf der ANSYS Produktseite.

Die Workbench als Entwicklungsumgebung enthält neben den Simulationsprogrammen u.a. als Entwicklungstools den Design Modeler und den ANSYS Mesher, die die Funtionalitäten der bisherigen Programme TGRid, Gambit und ICEM_CFD zusammenfasst und ersetzt. Die integrierten ICEM_CFD Funktionalitäten sind eingeschränkt auf die ANSYS Solver. ANSYS ICEM_CFD gibt weiterhin als eigenständigen Modellierer und Vernetzer mit Schnittstellen zu vielen anderen Simulationsprogrammen.

Lizenzbeschränkungen

Folgende Bedingungen müssen eingehalten werden:
  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 the same country as the Designated Site. Such limitations apply to any accessand/or use of the Academic Program(s), including, but not limited to, access via a VPN connection or through license borrowing.

Workbench Kurzanleitung

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Die Toolbox

Die Zellen

Workbenchdateien

Dokumentation

Einleitung

Die Ansys Workbench ist eine Benutzeroberfläche und Entwicklungsumgebung zur Erstellung, Berechnung und Auswertungen von Simulationsrechnungen mit den diversen ANSYS-Produkten. Die WB gibt es für Windows 32/64 Bit und für Linux mit (noch) eingeschränkten Funktionalitäten. Der Aufruf erfolgt

unter Windows: Start --> Programme --> ANSYS 19.0 --> Workbench 19.0 oder ggf. über das Icon auf dem Desktop

unter Linux: durch den Aufruf runwb2

Anschließend geht ein Fenster mit der Toolbox-Leiste auf. Je nach Auswahl auf der Toolboxleiste werden dann im Project Schematic Fenster ein oder mehrere Systeme aus Zellen angezeigt.

Die Toolbox

Der Inhalt der Toolbox-Leiste hängt von den lizensierten ANSYS-Produkten ab. Die aktuelle Abbildung gibt den Umfang der Lizenz des SCC an. Die Leiste ist in 4 Gruppen organisiert:

Analysis Systems

Klickt man einen der Einträge an, so wird eine Zellgruppe (System) erzeugt, die eine Entwicklungsumgebung für eine gesamte entsprechende Simulationsumgebung erzeugt und den Workflow zur Simulation darstellt. Beispiele sind (s.o.)

  • Static Structural (ANSYS): statische Strukturanalyse mit ANSYS Mechanical
  • Fluid Flow (FLUENT): Strömungsproblem mit FLUENT

In dem Project Schematic Fenster sind zwei Systeme gekoppelt, was in diesem Fall eine Simulation einer Fluid-Struktur-Kopplung bedeutet. Die Verknüpfung der beisen Systeme erfolgt durch

  • Datenaustausch, der durch den Link mit dem runden Knoten gekennzeichnet ist. In dem oben gezeigten Beispiel wird die Lösung des CFD-Teils als Anfangsbedingung in die Setup-Zelle des mechanischen Teils übertragen.
  • gemeinsame Nutzung von Daten, die durch den Link mit quadratischem Knoten gekennzeichnet ist. Im obigen Beispiel wird von beiden Systeme dieselbe Geometrie verwendet.

Die Links werden durch Ziehen mit gedrückter linker Maustaste von einer Zelle zur anderen erzeugt. Es lässt sich nicht jede Zelle mit jeder anderen verbinden, sondern nur dann, wenn es von der Logik her richtig ist.

Die ANSYS Mechanical Syteme werden z.Z. nur unter Windows unterstützt.

Component Systems

Man kann, statt ein vorgefertigtes System zu benutzen, auch einzelne Zellen verknüpfen. Dazu aktiviert man diese aus der Gruppe der Einzelkomponenten und verbindet sie wie oben beschrieben. Das ist insbesondere dann sinnvoll, wenn man die Simulation nicht komplett in der WB integriert durchführen möchte, sondern wenn z.B. das Modell und das Netz erzeugt wurden, der ANSYS- oder FLUENT-Solver auf einem anderen Rechner, z.B. einem der Hochleistungsrechner des SCC, genutzt werden soll. Ein CFD-Problem mit CFX  kann z.B. durch Aktivierung der Mesh-Komponente und der CFX-Komponente beschrieben werden:

Custom Systems

Die Gruppe der Custom Systems enthält gekoppelte Probleme, so z.B. Fluid-Strukturkopplung zwischen ANSYS Mechanical und FLUENT bzw. CFX (s. Abbildung oben).

Design Exploration

Die Gruppe der Design Exploration Systeme sind für Parameterstudien, Optimierung u.ä.

Die Zellen

Hinter den einzelnen Zellen verbergen sich Programme, die je nach Kontext unterschiedlich sind.

Engineering Data                            Bibliothek mit vordefinierten Materialeigenschaften. Diese kann beliebig erweitert werden.
Diese Zelle ist nur für ANSYS Mechanical relevant.
Geometry ruft den Design Modeler auf mit dem die Geometrie
modelliert wird und CAD-Daten importiert werden
Model ruft das Mechanical Programm auf, mit dem weitere Geometrieeigenschaften spezifiziert werden, z.B. Koordinatensysteme, Kontaktflächen u.a. Außerdem wird die Struktur vernetzt.
Mesh  ruft den Vernetzer für CFD-Solver auf. Dabei werden die Netzeigenschaften und Vernetzungsstrategie festgelegt und der Lösungsraum vernetzt. 
Setup (bei ANSYS) Setzt das Mechanical Programm fort, mit der Spezifikation weiterer Modelleigenschaften; z.B. können Materialeigenschaften zugeordnet, Randbedingungen und Lasten aufgeprägt werden und mehr. Des Weiteren werden Solverparameter festgelegt.
Setup (bei FLUENT)  startet die grafische Oberfläche von FLUENT zur weiteren Modellbeschreibung
Setup (bei CFX)  startet CFX-Pre zur weiteren Modellbeschreibung
Solution  startet die jeweiligen Solvermanagerbereich von Mechanical oder FLUENT bzw. den Solvermanager von CFX. Der Solver wird gestartet.
Results  Diese Zelle öffnet den Postzprozessor des jeweiligen Programms. Bei ANSYS wird der Postprozessor von Mechanical gestartet, für FLUENT und CFX der CFD-Post. 

Es gibt weitere Zellen im Component System, die nicht Bestandteil eines Analysis Systems sind.

BladeGen                          ist der ANSYS BladeModeler, mit dem komfortabel Turbinenschaufeln u.ä. modelliert werden können. Den BladeModeler gibt es nur unter Windows.
Finite Element Modeler ruft den Design Modeler auf mit dem die Geometrie
modelliert wird und CAD-Daten importiert werden
FE Modeler Liest verschiedene Netzdatenformate ein. Das Netz kann modifiziert werden und in Formate z.B. anderer Solver wie Nastran, ABAQUS u.a. umwandeln.
Mechanical APDL Ruft ANSYS APDL auf.
TurboGrid TurboGrid ist ein Präprozessor zu CFX, mit dem sich Geometrien von Turbomaschinen (z.B. von BladeGen) vernetzen lassen. Diese Netze werden dann in CFX-Pre importiert und weiterverabeitet.

Alle Zellen zeigen ein Kontextmenü, das, wenn es mit der rechten Maustaste angeklickt wird, das Kommandos und andere Werkzeuge anbietet.

Hier als Beispiel die Geometry Anwendung. Die Menüs der anderen Zellen sehen ähnlich aus. Eine Anwendung (Zelle) wird geöffnet, in dem man sie mit Doppelklick startet, oder über das Kontextmenü

  • New Geometry ... (in diesem Beispiel) oder
  • Edit ... (in den anderen Kontextmenüs)

anklickt.

Import Geometry           importiert eine .agdb Datei oder Dateien in anderen CAD-Formaten wie .x_t, .iges und viele andere
Duplicate  erzeugt das gesamte Analysis System noch einmal 
Transfer Data from New
Transfer Data to New 		 stellt Links zu anderen Analysis Systems oder Component Systems her. Mögliche Links werden angezeigt 
Update  Eine Zelle in Bearbeitung zeigt rechts einen gelben Blitz. Über Update wird die Zelle aktualisiert und steht zur Verfügung, was dann an dem grünen Haken zu erkennen ist.
Refresh  liest die Informationen der davor liegenden Zellen ein  
Reset  entfernt alle Informationen aus der Zelle 
Rename  erlaubt den Namen, der unter dem Analysis System oder Component System steht, zu ändern. 
Properties  legt Zelleigenschaften fest 
Quick Help  Kontexthilfe 
   

Workbenchdateien

Im unteren Teil der grafischen Workbenchoberfläche gibt es ein Files-Fenster. Hier werden alle Dateien, die während des laufenden Projektes erzeugt werden, angezeigt. Das ist besonders wichtig, wenn man zu einem späteren Zeitpunkt ein Programm außerhalb der Workbenchumgebung starten möchte und dazu eine dieser Dateien benötigt. Dieses Problem ist Gegenstand dieses Abschnittes.

Die Workbench Database Files werden automatisch geschrieben, wenn eine der WB Anwendungen geschlossen wird und automatisch eingelesen, wenn eine Anwendung gestartet wird. In der WB Menüleiste kann über Tools --> Options --> Project Mangement das Verzeichnis eingestellt werden, in dem diese Dateien angelegt werden. Über die Menüfolge View --> Files kann das Files-Fenster geöffnet bzw. geschlossen werden.

Die ANSYS Workbench legt (spätestens beim Schließen) eine Projektdatabase Projekt.wbpj an und alle anderen Dateien liegen im Unterverzeichnis Projekt_file/dp0. Solange das Projekt nicht zum ersten Mal gespeichert wurde, liegen alle Dateien in einem temporären Verzeichnis, welches ebenfalls im Project Management festgelegt werden kann. Einige wichtige sind:

ANSYS Workbench Projekt Databasefile  .wbpj 
Engineering Data  .engd 
DesignModeler  .agdb 
ANSYS Mechanical  .mechdb, .dat
ANSYS APDL  .db 
ANSYS Fluent  .cas, .dat, .msh
ANSYS CFX  .cfx, .def, .res, .mdef, .mres 
Meshing (CFX, Fluent)  .mshdb, .cmdb 

Dazu kommt eine Reihe weiterer Dateien, z.B. Ergebnisdateien der Solver etc., die in der Regel einen Standardnamen haben.

Bei großen Modellen ist es nicht sinnvoll, das gesamte Poblem in der WB zu lösen. Häufig will man die Solver standalone auf z.B. auf Hochleistungsrechnern wie z.B. den Linux-Clustern des SCC im Batch anwenden. Dazu muss man die entsprechene Eingabedatei zur Verfügung haben.

ANSYS APDL

Jedes der ANSYS Mechanical Systeme erzeugt automatisch in der Setup Anwendung eine .dat Datei, die von PREP7 eingelesen werden kann.

ANSYS Fluent

Nach der Mesh Anwendung wird automatisch eine .msh Datei angelegt, die von Fluent separat eingelesen werden kann. Die Setup Anwendung startet das Flunt GUI, in der man das Modell weiter bearbeitet wird und als .cas datei abgespeichert wird. Diese kann dann ebenfalls von einer Standalone-Installation von Fluent eingelesen werden. Man beachte, dass dann nicht automatisch eine Ergebnisdatei erzeugt wird, die in CFD-Post importiert werden kann. In diesem Fall muss im Fluent GUI über die Folge
File --> Export --> Solution Data ... das Export-Fenster öffnen, und bei File Type CFD-Post Compatible wählen. Es wird eine .cdat Datei angelegt.

ANSYS CFX

Nach der Setup Anwendung wird automatisch eine .cfx Datei erzeugt, die in CFX-Pre importiert werden kann. Bei der Mesh Anwendung öffnet sich über die Folge
Extras --> Optionen ein Fenster. Im Tree auf der linken Seite wählt man CFX-Mesh Options aus und dann auf der rechten Seite

  • Write GTM File oder
  • Both Workbench and GTM

Es wird ein .gtm File erzeugt. Das ist das Volumennetz-Format von CFX und kann direkt in CFX-Pre eingelesen werden.

ANSYS Mechanical APDL

ANSYS Mechanical APDL ist ein Finite-Elemente-Programm zur Lösung von statischen und dynamischen, linearen und nichtlinearen Festigkeitsproblemen, 2D-Strömungsproblemen und anderer Feldprobleme.
Ansprechpartner: Rolf Mayer Dienste: CAE
Lizenztyp:Campuslizenz
Lizenz gilt für:
  • Akademische Forschung und Lehre
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  • Mitarbeiter des KIT
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  • siehe Lizenzbedingungen
Registrierung beim Hersteller:Erforderlich für Zusatzfunktionen (z.B. Support)
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  • Schnittstelle zum Hersteller-Support
  • Unterstützung bei Nutzung auf HPC-Systemen
Bereitstellung:

ANSYS Mechanical APDL

aktuelle Versionen: 19.2, 2019R3 und 2020R1

ANSYS Mechanical APDL ist ein Finite-Elemente-Programm zur Lösung von statischen und dynamischen, linearen und nichtlinearen Festigkeitsproblemen, 2D-Strömungsproblemen und anderer Feldprobleme. ANSYS besitzt eigene integrierte Prä- und Postprozessoren. 

Das Produkt hat keine Knoten- und Elementanzahl-Beschränkungen.

Installiert ist die Software auf dem bwUniCluster 2.0 (uc2) und dem Forschungshochleistungsrechner ForHLR I (fh1). Eine Installation auf Institutsrechnern ist jederzeit möglich.

Basics

Die ANSYS Produkte stehen auf dem bwUniCluster 2.0 (uc2) und dem Forschungshochleistungsrechner ForHLR I (fh1) zur Verfügung.

Die Software kann auf jeder Institutsmaschine installiert werden.

Start auf dem HPC-Clustern

Um einen möglichst störungsfreien Betrieb der Rechners zu gewährleisten, gibt es Knoten, auf denen interaktiv gearbeitet werden kann und auf die man sich z.B. durch

ssh <username>@uc2.scc.kit.edu
ssh <username>@fh1.scc.kit.edu

einloggt.

Auf den HPC-Clustern wurde ein Modulkonzept eingeführt. Sie müssen daher, bevor Sie mit einem Produkt arbeiten können, das entsprechende Modul laden. Alle vorhandenen Software-Module von ANSYS erhalten Sie, indem Sie

module avail cae/ansys

eintippen. Das Modul heißt

19.2 : cae/ansys/19.2
2019R3: cae/ansys/2019R3
2020R1: cae/ansys/2020R1

Das Modul laden Sie mit

module load cae/ansys/19.2
module load cae/ansys/2019R3
module load cae/ansys/2020R1 (nicht verfügbar auf der FH1)

Bitte arbeiten Sie, wenn möglich immer mit den jeweils neuesten Versionen.

Ein großer Rechenlauf sollte jedoch immer auf den Knoten ablaufen, die dafür vorgesehen sind. Dies wird durch spezielle Aufrufe geregelt, die die Ressourcen für den Job, wie z.B. CPU-Zeit, Anzahl der Prozessoren, Größe des Hauptspeichers etc. anfordern. Diese Anforderungen werden durch ein Job Management System bearbeitet. Mit dem Kommando msub können Jobs abgeschickt werden. Eine ausführliche Parameterliste erhält man, wenn man

sbatch --help

eingibt.

Neben diesem Kommando stehen noch weitere Kommandos zur Verfügung, die hier beschrieben sind.

Ausführliche Information erhalten Sie auf den Web-Seiten:
UC2: bwUniCluster 2.0 User Guide (Wiki)
FH1: ForHLR User Guide (Wiki) .

Wichtig: Bei Batchjobs muss die erste Zeile der Input-Datei /BATCH lauten.

Parallele Jobs auf dem bwUniCluster 2.0 uc2 und dem Forschungshochleistungsrechner ForHLR1 fh1

Es stehen jetzt insgesamt 640 parallele Tasks zur Verfügung.

Zunächst müssen Sie ein kleines Shell-Script erzeugen:

Version 19:

#!/bin/bash
module load cae/ansys/19.2
cd Arbeitsverzeichnis/Workspace
export MACHINES=`/opt/bwhpc/kit/cae/ansys/19.2/ansys_inc/scc/machines.pl`
ansys192 -dis -b -j lal -machines $MACHINES < loch_h.f18

Version 2019R3:

#!/bin/bash
module load cae/ansys/2019R3
cd Arbeitsverzeichnis/Workspace
export MACHINES=`/opt/bwhpc/kit/cae/ansys/2019R3/ansys_inc/scc/machines.pl`
ansys195 -dis -b -j lal -machines $MACHINES < loch_h.f18

Version 2020R1:

#!/bin/bash
module load cae/ansys/2020R1
cd Arbeitsverzeichnis/Workspace
export MACHINES=`/opt/bwhpc/kit/cae/ansys/2020R1/ansys_inc/scc/machines.pl`
ansys201 -dis -b -j lal -machines $MACHINES < loch_h.f18

Das Arbeitsverzeichnis kann z.B. mit $HOME beginnen.

Die Standartknoten der uc2 haben 40 Cores.
Die Standardknoten auf der fh1 haben 20 Cores.

Das Shell-Script können Sie jetzt zum Beispiel mit folgendem Kommando an das Batch-System übergeben:

Wenn Ihnen ein Knoten reicht:

UC2:

Hier müssen Sie das Shell-Script etwas ändern

#!/bin/bash
module load cae/ansys/2020R1
cd Arbeitsverzeichnis/Workspace
ansys201 -b -j lal -machines < loch_h.f18

und starten das Shell-Script mit

sbatch -p single  -t 10:00 --ntasks-per-node=40 -N 1  -t 10:00 --mem=4gb Shell-Script.txt

FH1:

sbatch --partition singlenode -n 1 -t 10:00 Shell-Script.txt

Der ANSYS-Job wird jetzt mit einer Zeitanforderung von 10 Minuten und auf der uc2 mit einer Speicheranforderung von 4 GB auf einem Knoten mit 40 CPU-Cores oder auf den 20 Cores-Knoten an der fh1 im Shared Memory Mode gestartet. Bitte passen Sie die entsprechenden Parameter an Ihre Problemgröße an.

Wenn Sie mehr als einen Knoten nutzen wollen:

UC2:
sbatch -p multiple -N 2 -t 10:00 --ntasks-per-node=40 Shell-Script.txt

FH1:
sbatch --partition multinode -N 2 -t 10 Shell-Script.txt

Der ANSYS-Job wird jetzt mit einer Zeitanforderung von 10 Minuten über die zwei Knoten im Distributed Memory Mode und innerhalb eines Knotens im Shared Memory Mode gestartet. Bitte passen Sie die entsprechenden Parameter an Ihre Problemgröße an.

Wenn Sie auf der uc2 eine GPU nutzen wollen:

Hier müssen Sie das Shell-Script um eine Zeile ergänzen:

Version 2020R1:

#!/bin/bash
module load cae/ansys/2020R1
cd Arbeitsverzeichnis/Workspace
export KMP_AFFINITY=disabled
export MACHINES=`/opt/bwhpc/kit/cae/ansys/2020R1/ansys_inc/scc/machines.pl`
ansys201 -acc nvidia -na 1 -b -j lal -machines $MACHINES < loch_h.f18

Ansys wird mit der Anforderung für eine GPU (-acc nvidia -na 1) gestartet. Den Job starten Sie dann z.B. mit

sbatch -p gpu_4 --gres=gpu:1 -t 60:00 --ntasks-per-node=40 -N 1 --mem=200gb Shell-Script.txt

starten. Wenn Sie mehrere GPUs nutzen wollen, müssen Sie den Parameter -na imd Shall-Script und im sbatch-Kommando --gres entsprechend anpassen. In der Regel sollten Sie mit einer GPU schon einen guten Speedup erzielen.

Wenn Sie einmal schnell einen Job auf einem Knoten starten wollen

Zusätzlich haben wir Ihnen eine kleines Programm bereit gestellt, dass es Ihnen erlaubt schnell einen Job auf einem Knoten zu starten:

usage: ans201job [-p PATH] [-c INPUT-FILE] [-T TIME] [-M MEM] [-j xxxx]
       -p    Name des Pfads in dem das Input-File steht. (notwendig)
             Wenn ihre Dateien unter Ihrem HOME-Verzeichnis liegen,
             muessen sie $HOME voranstellen.
       -c    Name des Input-File. (notwendig)
       -T n  Laufzeit in CPU-Sekunden (notwendig
       -M n  Memorybedarf in MB. (notwendig)
       -j    Option um filenn.dat in xxxxnn.dat zu aendern (max. 4 Zeichen).
Beispiel: ans201job -p $HOME/ansysprojekt -c loch_k.txt -T 600 -M 4000 -j pr01

Info Shell-Scripte:

Bitte beachten Sie, dass Shell-Scripte nur dann ausgeführt werden können, wenn sie ein sogenanntes Execute-Bit

-rwxr--r--. 1 xx4711 xxx 273 Apr  7 13:05 Shell-Script.txt

und in der ersten Zeile z.B. #!/bin/bash oder #!/bin/sh stehen haben.

Dies erreichen Sie in dem Sie

chmod u+x <Shell-Script>

eingeben.

Start auf eigenen Maschinen

ansys201 <Parameterliste>
ansys195 <Parameterliste>
ansys192 <Parameterliste>

erfolgen.

Dokumentation

Die Dokumentation ist Online

Dateibehandlung

Die ANSYS Standarddateinamen sind von der Form

<jobname>.<ext>

Für jobname wird standardmäßig file vorbelegt. Die Namenserweiterung ext ist eine dateitypspezifische Ergänzung mit maximal 4 Zeichen. Die Dateien werden standardmäßig im aktuellen Verzeichnis angelegt. Änderung des Standarddateinamens

Der vierstellige Standardname file kann mit der -j - Option durch eine andere beliebige maximal achtstellige Zeichenfolge ersetzt werden. Um einen neuen Dateinamen ver1 zu vergeben, muß ANSYS in der folgenden Form aufgerufen werden:

ansys192 -j ver1
ansys195 -j ver1
ansys201 -j ver1

Die neuen Dateinamen lauten dann ver1.<ext>.

ANSYS-Startup-File

Zur Schaffung von individuellen Einstellungen können sie sich eine Datei mit dem Namen start.ans anlegen. Diese sollte sich grundsätzlich im aktuellen Verzeichnis oder in ihrem Login(Root)-Verzeichnis befinden. Diese wird nach der Eingabe des ersten ANSYS-Kommandos ausgeführt und wirkt so, als ob sie /INPUT,start,ans eingegeben hätten. ANSYS sucht diese Datei zuerst im aktuellen Verzeichnis, danach im Root-Verzeichnis des aktuellen Benutzers und erst dann im Installationsverzeichnis. Wird die Datei nicht gefunden, erwartet ANSYS ihre nächste Eingabe. In dieser Datei können alle gültigen ANSYS-Kommandos benutzt werden. Sie sollten jedoch beachten, daß sie z.B. keine generellen Preprozessor- Kommandos (PREP7) benutzen können, ohne sich auch tatsächlich im PREP7 zu befinden.

Beispieldateien

Die Beispieldateien aus dem ANSYS Verification Manual finden Sie im Verzeichnis:

uc2:
19.2: /software/bwhpc/kit/cae/ansys/19.2/ansys_inc/v192/ansys/data/verif
2019R3: /software/bwhpc/kit/cae/ansys/2019R3/ansys_inc/v195/ansys/data/verif
2020R1: /software/bwhpc/kit/cae/ansys/2020R1/ansys_inc/v195/ansys/data/verif

Dokumentation

Die Dokumentation ist Online erhältlich. Für den Zugriff (auch auf das Customer Portal) müssen Sie sich einen Account bei Ansys anlegen. Bitte erfragen Sie zuvor die Customer Number bei den Betreuern.

Es kann auch eine lokale Installation (WINX64 / LINX64) erfolgen.

Version 2020R1:

Auf dem ftp-Server http://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ANSYS/ANSYS2020R1/Documentation/ finden Sie folgende Dateien:

  • ANSYSPRODUCTPDFDOC_2020R1.zip Handbücher und Installationsanleitungen ( Liste )
  • ANSYSRELEASEDOC_2020R1.zip Versions-Dokumentation ( Liste )
  • ANSYS_Inc._Installation_Guides.pdf
  • Infos zu den einzelnen Installationspaketen:
    DownloadCenterInfo-ANSYS_Discovery.pdf
    DownloadCenterInfo-ANSYS_Structures_Additive_Motion_Sherlock.pdf
    DownloadCenterInfo-Documentation.pdf
    DownloadCenterInfo-Electronics.pdf
    DownloadCenterInfo-Electronics_-_Academic.pdf
    DownloadCenterInfo-Fluids.pdf
    DownloadCenterInfo-Fluids_and_Structures.pdf
    DownloadCenterInfo-PrepPost.pdf
    DownloadCenterInfo-SpaceClaim_Direct_Modeler.pdf

Aus dem Campusnetz heraus können Sie auch direkt über
CIFS: \\sccfs.scc.kit.edu\Service\SCC\sccfs-ftp\pub\campus\ANSYS bzw.
NFS: sccfs.scc.kit.edu:/Service/SCC/sccfs-ftp/pub/campus/ANSYS zugreifen.

Weitere Quellen

Links zu ANSYS-Datenquellen

ANSYS-Tutorials:

Lizenzbeschränkungen

Folgende Bedingungen müssen eingehalten werden:
  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 the same country as the Designated Site. Such limitations apply to any accessand/or use of the Academic Program(s), including, but not limited to, access via a VPN connection or through license borrowing.

ANSYS Installationsanleitung

Mitglieder des KIT können die Software und das Installationshandbuch direkt von unserem ftp-Server
http://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ANSYS/ herunterladen.

Aus dem Campusnetz heraus können Sie auch direkt über
CIFS: \\sccfs.scc.kit.edu\Service\SCC\sccfs-ftp\pub\campus bzw.
NFS: sccfs.scc.kit.edu:/Service/SCC/sccfs-ftp/pub/campus zugreifen.

In folgenden Verzeichnissen finden Sie die entsprechenden Installationsdateien  im ISO-, TAR- bzw. ZIP-Format:

LINX64 ................... Linux, 64 Bit
WIN64 .................... Windows, 64 Bit

Eine 32 Bit-Version steht nicht mehr zur Verfügung.

Im Verzeichnis Dokumentation finden Sie u.a. das Installationshandbuch und die Release Notes (im ZIP-Format):

Einige Tutorials finden Sie im Verzeichnis Tutorials.

Gehen Sie wie folgt vor:

  1. Laden Sie die ISO, TAR- bzw. ZIP-Files aus dem entsprechenden Verzeichnis herunter.
  2. Entpacken Sie jedes der Pakete in einem separaten Ordner bzw. mounten diese. Unter Windows können Sie IOS-Files z.B. mit dem Programm Virtual Clone Drive mounten.
  3. Starten Sie unter Windows anschließend die Datei setup.exe. Im sich nun öffnenden Installationsfenster installieren Sie zunächst die "Required Prerequisites", und danach dann die ANSYS Produkte.
    Unter Linux geben Sie INSTALL -noroot ein. Installieren Sie keinen lokalen Lizenzmanager.
  4. Nach der Installation erscheint ein Fenster, in dem Sie den Lizenzserver spezifizieren müssen. Hier geben Sie ein:
    bei SERVER       : 10550@scclic4.scc.kit.edu
    bei ANSLI_SERVERS: 2325@scclic4.scc.kit.edu
  5. Sie können auch im Nachhinein im Unterverzeichnis Shared File\Licensing bzw. shared-files/licensing in der Datei ansyslmd.ini die beiden Zeilen eintragen:
    SERVER=10550@scclic4.scc.kit.edu
    ANSYSLI_SERVERS=2325@scclic4.scc.kit.edu
  6. Für die Softwareprodukte aus dem Halbleiterbereich (RedHawk, PowewArtist) musste leider ein getrennter Lizenzmanager auf der scclic1.scc.kit.edu und dem Port 1881 aufgesetzt werden. Tragen Sie diesen bitte direkt bei der Installation der Produkte ein.
ANSYS CFX

Finite-Elemente-Programm zur Strömungsberechnung

 
Ansprechpartner: Ngan Long Tu Dienste: CAE
Links: Ansys Home
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Lizenz gilt für:
  • Akademische Forschung und Lehre
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  • siehe Lizenzbedingungen
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Bereitstellung:

ANSYS CFX

ANSYS CFX ist ein CFD-Programm der ANSYS Inc. Am SCC ist es auf den Linux Clustern bwUniCluster und ForHLR I installiert. Zum eigentlichen CFX Solver gehört

  • ein Modul zur Spezifikation physikalischer Eigenschaften CFX-Pre
  • 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 knapper 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
  • freie Oberflächen
  • bewegliche und veränderbare Gitter
  • lokale Netzverfeinerung
  • Import von ProE- und anderen CAD-Daten
  • Visualisierung mit EnSight

 

 

 

 

Lizenzbeschränkungen

Folgende Bedingungen müssen eingehalten werden:
  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 the same country as the Designated Site. Such limitations apply to any accessand/or use of the Academic Program(s), including, but not limited to, access via a VPN connection or through license borrowing.

CFX Kurzanleitung

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 Clustern bwUniCluster und ForHLR I installiert. Interessierten Instituten kann das Programm auch für andere Betriebssysteme, einschliesslich Windows7/8/10, zur Installation zur Verfügung gestellt werden.

Zum eigentlichen CFX Solver gehören noch:

  • die Entwicklungsumgebung ANSYS Workbench und der Modellierer und Vernetzer ANSYS ICEM_CFD.
  • 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

cfx5

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

ANSYS Workbench und ANSYS ICEM_CFD

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, welches ebenfalls am SCC zur Verfügung steht.

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:

 

cfx5pre ruft CFX-Pre direkt auf
cfx5post

ruft CFD-Post direkt auf

cfx5info

gibt die System- und Programmkonfiguration aus

cfx5_config

entspricht dem Aufruf cfx5info - full

cfxexport

exportiert Daten im Definitions- und Resultsfile in Formate für
Patran, EnSight oder FieldView

cfx5cmds

editiert das Definitonsfile

 

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

 

CFX auf den Linux-Clustern des SCC

Auf den Linux Clustern bwUniCluster und ForHLR I 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/2020R1


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 und den ForHLR I lautet demnach:

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

 

name

Name der Definitionsdatei

cpu-zeit

CPU-Zeit in Minuten

memory

Hauptspeicherbedarf in MByte

prozessoren

Anzahl der Prozessoren
auf UC1: max. 28/40
auf FH1: max. 20

nodes

Anzahl der Knoten; Vorbesetzung: 1

restart-datei

Name der Ergebnisdatei, falls ein Restartlauf folgen soll

string

weitere Optionen, die als Textstring in Hochkomma eingschlossen
angegeben werden können


Der Aufruf von CFX kann auch per Skript durchgeführt werden. Hier nachfolgend ein Skript "run_cfx.sh", wie man eine CFX-Berechnung parallel auf zwei Knoten mit jeweils 28 Prozessoren auf dem bwUniCluster startet:

#!/bin/sh
#SBATCH --nodes=2
#SBATCH --ntasks-per-node=40
#SBATCH --partition=multiple
#SBATCH --time=2:00:00
#SBATCH --mem=94gb
## setup environment
module purge
module load cae/ansys/2020R1
export MPI_USESRUN=1
export CFX5RSH=ssh
hostlist=$(srun hostname -s)
hostlist=`echo $hostlist| sed 's/ /,/g'`
## start cfx
cfx5solve -def test.def -par-dist $hostlist -start-method 'IBM MPI Local Parallel'


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

sbatch run_cfx.sh

 

Auf dem ForHLR I werden nur ganze Knoten mit jeweils 20 Prozessoren zugewiesen. Daher lautet der Aufruf des Solvers wie folgt:

cfx5job -j name -t cpu-zeit [-n nodes][-s string]


Entsprechend sieht das Startskript "run_cfx.sh" auf dem  folgendermassen aus:

#!/bin/sh -l
#SBATCH --nodes=2
#SBATCH --ntasks-per-node=20
#SBATCH --time=0:10:00
#SBATCH --partition=multinode
## setup environment
module purge
module load cae/ansys/2020R1
module add system/ssh_wrapper/0.1
source cfxinit
export hostlist=$(srun hostname -s)
export hostlist=`echo $hostlist| sed -e 's/ /,/g'`
## start cfx
cfx5solve -def test.def -par-dist $hostlist -start-method 'Intel MPI Local 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 diesen Links:

Batch Job Management System des bwUniCluster
Batch Job Management System des ForHLR I

ANSYS Installationsanleitung

Mitglieder des KIT können die Software und das Installationshandbuch direkt von unserem ftp-Server
http://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ANSYS/ herunterladen.

Aus dem Campusnetz heraus können Sie auch direkt über
CIFS: \\sccfs.scc.kit.edu\Service\SCC\sccfs-ftp\pub\campus bzw.
NFS: sccfs.scc.kit.edu:/Service/SCC/sccfs-ftp/pub/campus zugreifen.

In folgenden Verzeichnissen finden Sie die entsprechenden Installationsdateien  im ISO-, TAR- bzw. ZIP-Format:

LINX64 ................... Linux, 64 Bit
WIN64 .................... Windows, 64 Bit

Eine 32 Bit-Version steht nicht mehr zur Verfügung.

Im Verzeichnis Dokumentation finden Sie u.a. das Installationshandbuch und die Release Notes (im ZIP-Format):

Einige Tutorials finden Sie im Verzeichnis Tutorials.

Gehen Sie wie folgt vor:

  1. Laden Sie die ISO, TAR- bzw. ZIP-Files aus dem entsprechenden Verzeichnis herunter.
  2. Entpacken Sie jedes der Pakete in einem separaten Ordner bzw. mounten diese. Unter Windows können Sie IOS-Files z.B. mit dem Programm Virtual Clone Drive mounten.
  3. Starten Sie unter Windows anschließend die Datei setup.exe. Im sich nun öffnenden Installationsfenster installieren Sie zunächst die "Required Prerequisites", und danach dann die ANSYS Produkte.
    Unter Linux geben Sie INSTALL -noroot ein. Installieren Sie keinen lokalen Lizenzmanager.
  4. Nach der Installation erscheint ein Fenster, in dem Sie den Lizenzserver spezifizieren müssen. Hier geben Sie ein:
    bei SERVER       : 10550@scclic4.scc.kit.edu
    bei ANSLI_SERVERS: 2325@scclic4.scc.kit.edu
  5. Sie können auch im Nachhinein im Unterverzeichnis Shared File\Licensing bzw. shared-files/licensing in der Datei ansyslmd.ini die beiden Zeilen eintragen:
    SERVER=10550@scclic4.scc.kit.edu
    ANSYSLI_SERVERS=2325@scclic4.scc.kit.edu
  6. Für die Softwareprodukte aus dem Halbleiterbereich (RedHawk, PowewArtist) musste leider ein getrennter Lizenzmanager auf der scclic1.scc.kit.edu und dem Port 1881 aufgesetzt werden. Tragen Sie diesen bitte direkt bei der Installation der Produkte ein.

Dokumentation

Die Dokumentation ist Online erhältlich. Für den Zugriff (auch auf das Customer Portal) müssen Sie sich einen Account bei Ansys anlegen. Bitte erfragen Sie zuvor die Customer Number bei den Betreuern.

Es kann auch eine lokale Installation (WINX64 / LINX64) erfolgen.

Version 2020R1:

Auf dem ftp-Server http://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ANSYS/ANSYS2020R1/Documentation/ finden Sie folgende Dateien:

  • ANSYSPRODUCTPDFDOC_2020R1.zip Handbücher und Installationsanleitungen ( Liste )
  • ANSYSRELEASEDOC_2020R1.zip Versions-Dokumentation ( Liste )
  • ANSYS_Inc._Installation_Guides.pdf
  • Infos zu den einzelnen Installationspaketen:
    DownloadCenterInfo-ANSYS_Discovery.pdf
    DownloadCenterInfo-ANSYS_Structures_Additive_Motion_Sherlock.pdf
    DownloadCenterInfo-Documentation.pdf
    DownloadCenterInfo-Electronics.pdf
    DownloadCenterInfo-Electronics_-_Academic.pdf
    DownloadCenterInfo-Fluids.pdf
    DownloadCenterInfo-Fluids_and_Structures.pdf
    DownloadCenterInfo-PrepPost.pdf
    DownloadCenterInfo-SpaceClaim_Direct_Modeler.pdf

Aus dem Campusnetz heraus können Sie auch direkt über
CIFS: \\sccfs.scc.kit.edu\Service\SCC\sccfs-ftp\pub\campus\ANSYS bzw.
NFS: sccfs.scc.kit.edu:/Service/SCC/sccfs-ftp/pub/campus/ANSYS zugreifen.

ANSYS FLUENT

ANSYS FLUENT ist ein Finite-Volumen-Programm (CFD-Programm) zur Berechnung von Strömungsproblemen.

 
Ansprechpartner: Ngan Long Tu Dienste: CAE
Links: ANSYS Home
Lizenztyp:Campuslizenz
Lizenz gilt für:
  • Akademische Forschung und Lehre
  • Geräte des KIT
  • Mitarbeiter des KIT
  • Studierende des KIT (auch auf privaten Geräten)
  • siehe Lizenzbedingungen
Registrierung beim Hersteller:Erforderlich für Zusatzfunktionen (z.B. Support)
Leistungen seitens SCC:
  • Bedienungsberatung und Unterstützung beim Zugang zur Infrastruktur
  • Bereitstellung
  • Bereitstellung von Dokumentation
  • Beschaffung, Lizenz- und Vertragsmanagement
  • Betrieb und Pflege der Lizenzserver
  • Fachliche Beratung zur Nutzung
  • Installationsunterstützung
  • Schnittstelle zum Hersteller-Support
  • Unterstützung bei Nutzung auf HPC-Systemen
Bereitstellung:

ANSYS FLUENT

ANSYS FLUENT ist ein Finite-Volumen-Programm zur Berechnung von Strömungsproblemen aller Art. Einige der Programmfeatures sind: 

  • stationär, instationär
  • inkompressibel, kompressibel
  • laminar, turbulent
  • Mehrphasenströmung (Fluid-Fluid, Fluid-Solid)
  • newtonsche und nicht-newtonsche Fluide
  • freie Oberflächen
  • gekoppelte Wärmeleitung und -konvektion
  • bewegte Gitter
  • chem. Reaktionen, Verbrennungen
  • u.v.m.

FLUENT bietet eine Oberfläche, über die alle notwenigen Informationen für

  • Randbedinungen
  • Solvern
  • Lösungskontrolle

eingegeben werden können. Gleichzeitig kann auch die Ergebnisdarstellung und Visualisierung durchgeführt werden.

Ab der Version 12.0 ist FLUENT zusammen mit anderen ANSYS-Produkten wie ANSYS CFX, ANSYS Mechanical in der ANSYS Workbench integriert, die eine komplette Entwicklungsumgebung für CFD- oder Strukturmodelle darstellt. Die Funktionalitäten der Präprozessoren älterer Versionen, wie GAMBIT, TGrid u.a. sind in den Workbench-Modulen DesignModeler und ANSYS-Meshing übernommen worden. Anspruchsvolleres Postprozessing von ANSYS Berechnungsergebnissen kann mit CFD-Post, dem gemeinsamen Postprozessor für ANSYS CFX und ANSYS FLUENT durchgeführt werden.

Fluent ist am SCC zentral auf dem bwUniCluster (UC2) und dem ForHLR I (FH1) installiert, steht aber allen Instituten auch zur lokalen Installation zur Verfügung.

Lizenzbeschränkungen

Folgende Bedingungen müssen eingehalten werden:
  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 the same country as the Designated Site. Such limitations apply to any accessand/or use of the Academic Program(s), including, but not limited to, access via a VPN connection or through license borrowing.

FLUENT Kurzanleitung

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

FLUENT System

FLUENT Dateien

FLUENT-Aufruf

FLUENT-Aufruf auf den Linux-Clustern des SCC

Erstellen einer FLUENT Kommandodatei

User Defined Functions (UDF) in FLUENT

 

Einleitung

FLUENT ist ein Finite Volumen Programm zur Berechnung von Strömungsproblemen. Die Probleme, die behandelt werden können, lassen sich folgendermaßen umschreiben:

  • isotherm: die Energiegleichung wird nicht gelöst
  • nichtisotherm: die Energiegleichung wird gelöst
  • kompressible und nichtkompressible Fluide
  • laminare und turbulente Strömungen
  • stationäre und instationäre Strömungen
  • newtonsche und nichtnewtonsche Fluide
  • Mehrphasenströmungen (Fluid-Fluid, Fluid-Solid)
  • gekoppelte Wärmeleitung und -konvektion
  • bewegte Gitter
  • freie Oberflächen
  • chemische Reaktionen, Verbrennungsprozesse

Für eine intensivere Beschreibung wird auf die FLUENT Dokumentation verwiesen.

FLUENT System

FLUENT kann als Standalone-Anwendung genutzt werden, aber auch als integrales Modul innerhalb der ANSYS Workbench. In dieser Kurzanleitung konzentrieren wir uns auf den ersten Aspekt. Die folgende Grafik skizziert den Workflow eines FLUENT-Projektes:

HyperMesh ist ein Modellierer und Vernetzer, der die wichtigsten Solver-Formate erzeugen bzw. importieren kann. Außerdem kann bis auf weiteres auch noch GAMBIT und TGrid benutzt werden, um FLUENT-Netze zu erzeugen. Informationen dazu fiden Sie hier. Es gibt noch weitere "Third Party"Systeme, wir beschränken uns hier aber auf die Verhältnisse am SCC.

 

FLUENT Dateien

FLUENT arbeitet mit folgenden Dateien:

 

id.msh ist eine Datei, die die Netzinformationen enthält. Sie wird innerhalb der Workbench erzeugt oder auch von ICEM_CFD, HyperMesh, GAMBIT und anderen Präprozessoren
id.cas ist die erweiterte Mesh-Datei, die weitere Modellinformationen enthält, die während einer FLUENT Sitzung eingegeben werden
id.dat enthält die Berechnungsergebnisse, die für das Postprozessing ebenfalls eingelesen werden muß
id.ps
....		 verschiedene Formate, in denen die Graphik ausgegeben werden kann, u.a. PostScript, EPS, RGB, GIF, TIFF, PPM, TARGA, PICT, HPGL, Window Dump
.cxlayout ist eine Datei im HOME-Verzeichnis, in der das Layout der grafischen Oberfläche gespeichert ist. Bei späteren Sitzungen von FLUENT, FLUENT/Post, TGRID wird diese Datei als Vorlage genommen. Diese Datei wird durch Save Layout im File-Menü erzeugt.
bel. Name Während einer FLUENT-Sitzung kann ein Journal- und ein Transcript-File erstellt bzw. ein Journal-File eingelesen werden.
 

 

 

FLUENT-Aufruf

Die Liste der Optionen beim FLUENT-Aufruf ist sehr lang, die meisten davon sind für uns nicht interessant oder gültig. Hier also nur diejenigen, die für und von Bedeutung sind:

 

fluent [version]
  [-driver x11|openglnull]
  [-i Journalfile]
  [-g][-gu][-gr]
 

 

mit der Bedeutung

 

version

2d
3d
2ddp
3ddp

 gibt die FLUENT-Version an, die ausgeführt werden soll:

zweidimensionales Problem 
dreidimensionales Problem 
zweidimensionales Problem, doppeltgenau 
dreidimensioinales Problem, doppeltgenau
g es wird weder die graphische Oberfläche geöffnet, noch werden graphische Funktionen ausgeführt
gu die graphische Oberfläche wird nicht geöffnet, reiner Kommandomodus
gr es wird keine Graphik erzeugt
driver legt den Graphiktreiber fest; standardmäßig wird der OpenGL-Treiber gesetzt, falls dieser aber nicht installiert ist, wird der X11-Treiber verwendet
i es wird ein Journalfile eingelesen und ausgeführt
 

 

 

Wenn die weder die -g noch die -gu Option gesetzt ist, öffnet sich der FLUENT Launcher, in dem wichtige Voreinstellungen vorgenommen werden können:

 

Klickt man auf OK, erscheint die eigentliche FLUENT Grafikoberfläche.

 

 

 

 

FLUENT-Aufruf auf den Linux-Clustern des SCC

Auf den Linux Clustern bwUniCluster und ForHLR I 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 auf dem bwUniCluster Folgendes ein:
 
module load cae/ansys
 
Sie können das Modul auch mit der gewünschten Versionsnummer laden, wie z.B.
 
module load cae/ansys/2020R1


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


fluentjob -v version -j name -t cpu-zeit -m memory [-p procs][-n nodes]


Die Bedeutung der Parameter ist die folgende:

version ist die Dimension/Genauigkeit: 2d, 3d, 2ddp, 3ddp
name Kommandodatei, enthält FLUENT-Kommandos zur Initialisierung und Aufruf des Solvers
cpu-zeit ist die angeforderte CPU-Zeit in Minuten
memory ist der angeforderte Hauptspeicher in MByte
procs Anzahl der Prozessoren
auf UC1: max. 28/40
auf FH1: max. 20
nodes Anzahl der Knoten

 

Der Aufruf von FLUENT kann auch per Skript durchgeführt werden. Hier nachfolgend ein Skript "run_fluent.sh", wie man eine FLUENT Berechnung parallel auf zwei Knoten mit jeweils 28 Prozessoren auf dem bwUniCluster startet:

#!/bin/sh
#SBATCH --nodes=2
#SBATCH --ntasks-per-node=40
#SBATCH --time=2:00:00
#SBATCH --mem=85gb
#SBATCH --partition=multiple
## setup environment
module purge
module load cae/ansys/2020R1
module add system/ssh_wrapper/0.1
source fluentinit
export HOSTS=$(srun hostname -s)
echo $HOSTS | sed "s/ / /g" > fluent.hosts
echo "" >> fluent.hosts
## start fluent
time fluent 3d -mpi=intel -g -pib -t80 -cnf=fluent.hosts -i test.inp


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

msub run_fluent.sh



Auf dem ForHLR I sieht das Skript folgendermaßen aus:

#!/bin/sh
#SBATCH --nodes=2
#SBATCH --ntasks-per-node=20
#SBATCH --time=00:10:00
#SBATCH --mem=60gb
#SBATCH --partition=multinode
## setup environment
module purge
module load cae/ansys/2020R1
module add system/ssh_wrapper/0.1
source fluentinit
export HOSTS=$(srun hostname -s)
echo $HOSTS | sed "s/ / /g" > fluent.hosts
echo "" >> fluent.hosts
## start fluent
time fluent 3d -mpi=intel -g -pib -t40 -cnf=fluent.hosts -i test.inp


Weitere Informationen zum Batchsystem der jeweiligen Clustern erhalten Sie unter diesen Links:

bwUniCluster
ForHLR

 

Erstellen einer FLUENT Kommandodatei

Das FLUENT-Fenster gestattet es, die FLUENT-Eingabe über mausgesteuerte Menüs durchzuführen, man kann aber auch, obwohl mühsamer, die Eingabe über die Tastatur im Kommando-Modus machen. Die Eingabe über Kommandos muß im Falle eines Batch-Laufes in einer Datei zur Verfügung gestellt werden. Dazu kann das Journal-File beitragen, das aber ebenfalls als Protokolldatei aus einer Sitzung im Kommando-Modus hervorgegangen sein muß, da sonst Informationen über die Benutzeroberfläche enthalten sind.

Die einfachste Vorgehensweise, die dann zu einer Standard-Kommandodatei führt, ist die folgende:

  1. Man bereitet das Modell komplett, bis auf die Initialisierung über die Menüs Solver -> Initialize... --> Initialize und Solver --> Iterate... --> Iterate vor.
     
  2. Das Einlesen der .cas Datei, die Initialisierung, den Start des Solvers und das Herausschreiben der Ergebnisse werden dann durch die Kommandodatei veranlaßt, die im fluentjob eingelesen wird.

  3. Das Postprocessing wird dann wieder interaktiv durchgeführt.

Beispiel:

Das FLUENT-Modell heiße cavity.cas. Die folgenden Kommandos stehen in der Datei cavity.inp

file/rc cavity.cas die Datei cavity.cas wird eingelesen
solve/init es wird in das Initialize Untermenü von Solvegesprungen
s-d Set Defaults
x 1 Anfangsgeschwindigkeit in x-Richtung wird auf 1 gesetzt
q Rücksprung
if es wird in das Initialize ... Untermenü von Solve gesprungen
q Rücksprung
solve/iterate 10 es wird in das Iterate Untermenü von Solve gesprungen und 10 Iterationen durchgeführt
q Rücksprung
file/wcd cavity.cas im File Menü werden Case und Data Files gespeichert
y  
exit  
 

Ein entsprechender Aufruf wäre dann z.B.

fluentjob -v 2d -j cavity.inp -p 10 -t 10 -m 4000

Informationen über die FLUENT-Kommandos findet man im FLUENT Users Guide.

User Defined Functions (UDF) in FLUENT

In FLUENT besteht die Möglichkeit, während der Lösungsphase auf den Solver zuzugreifen. Dies geschieht über vom User zu erstellende C-Programme, die über Standardschnittstellen, den DEFINE Macros, unter Benutzung spezieller Datentypen direkt auf den Lösungsprozess Einfluss nehmen. UDFs stehen zur Verfügung für

 

  • Randbedingungen: Profile für Geschwindigkeiten, Temperatur, Turbulenz, Spezies
  • Quellen: Massen, Impuls, Energie, Turbulenz, Spezies
  • Materialeigenschaften: Viskosität, Leitfähigkeit, Dichte etc.
  • Anfangsbedingungen
  • globale Funktionen
  • skalare Funktionen
  • modellspezifische Funktionen: Reaktionsraten, turbulente Viskosität, diskrete Phasenmodelle

Eine genaue Beschreibung und Beispiele findet man im UDF Manual.

UDFs können auf 2 Arten in ein Modelleingebunden werden, als interpreted UDF oder compiled UDF.

 

Interpreted UDF  Compiled UDF
Die UDF wird zur Laufzeit von einem Interpreter zeilenweise gelesen und ausgeführt Die UDF wird vor dem FLUENT-Job compiliert und mit den FLUENT-Bibliotheken gebunden

Vorteil:
plattformunabhängig, da kein Compiler benötigt wird

 Vorteil:
schnell, effizient, keine funktionellen Einschränkungen
Nachteil:
langsam und relativ großer Hauptspeicherbedarf		 Nachteil:
abhängig von Betriebssystem und Third Party Compiler

Unter der grafischen Obefläche werden die UDFs über die Menüfolge Define --> User-Defined --> Functions --> Compiled oder Interpreted eingebunden. In das Modell "eingeklinkt" werden sie, je nach Typ über das Define Menü und dann Boundary Conditions ..., Cell Zone Conditions ..., Materials ... usw. Es gibt auch ein spezielles Menü Define --> User-Defined --> Function Hooks ...,  über das Funktionen und Anfangsbedingungen eingebunden werden. Auch hier findet man eine genaue Beschreibung im UDF Manual.

Anschließend kann das FLUENT-Modell weiter vorbereitet und das .cas File gespeichert werden. Wenn dieses .cas File in folgenden FLUENT-Sitzungen geöffnet wird, sind die UDFs ohne weitere Aktionen einsatzbereit. Hat man bei der Vorbereitung ein Journal-File mitprotokollieren lassen, kann dieses wieder als Grundlage für ein Batch-Inputfile dienen, um den FLUENT-Job auf den Linux-Clustern des SCC unter fluentjob zu starten.

Die oben beschriebene Prozedur kann auch im Kommandozeilen-Format durchgeführt werden (s. Beispiel unten), so dass eine Eingabedatei für fluentjob erzeugt werden kann, um das Ganze im Batch auf den SCC-Clustern auszuführen.

Im Falle von Compiled UDFs kann die Übersetzung und das Laden auch außerhalb von FLUENT erfolgen. Das hat den Vorteil, dass speziell bei der Entwicklung und beim Testen des UDFs, alles auf Betriebssystemebene stattfindet, also schneller ist. Wenn die UDF fehlerfrei und in FLUENT eingebunden ist, benötigt man in der Batch-Eingabedatei keine UDF-spezifische Eingaben. Somit ist diese Variante die flexibelste.

Beispiel

Im folgenden Beispiel soll das oben Gesagte demonstriert werden. Es wird im UDF-Manual unter den Beispielen in Kap. 8.2.4 genau beschrieben. Es handelt sich um ein gebogenes Rohr, dessein eine Hälfte entlang der Achse aus einem porösen Material besteht, in dem ein Gas, welches aus einer Spezies a besteht und von links einströmt in ein Gas der Spezies b gemäß eine Reaktionsrate umgewandelt wird. Diese Reaktionsrate muss als UDF formuliert werden und soll als Compiled UDF in das Modell eingebunden weden. Das Modell ist 2-dimensional.

 

 

Das Modell liegt schon in der Datei rate.cas vor. Die UDF rate.c sieht folgendermaßen aus

/******************************************************************/
/* */
/* Custom Reaction Rate */
/* RALF 5.0 */
/* */
/* Authors: Heather Andrews and Eric Bish */
/* Date: February 1998 */
/* */
/******************************************************************/

#include "udf.h"

#define K1 2.0e-2
#define K2 5.

DEFINE_VR_RATE(user_rate, cell, thread, r, mole_weight, species_mf, rate, rr_t)
{
float s1 = species_mf[0];
float mw1 = mole_weight[0];

if (FLUID_THREAD_P(thread) && THREAD_VAR(thread).fluid.porous)
*rate = K1*s1/pow((1.+K2*s1),2.0)/mw1;
else
*rate = 0.;
}

Interaktiv über grafische Oberfläche

Nach Aufruf von FLUENT und Einlesen von rate.cas startet man Define --> User-Defined --> Compiled ...

 

 

Über den Add... Button wählt man rate.c aus und als Name für die Shared Library, die erzeugt werden soll, ist standardmäßig libudf eingetragen. Mit Build startet man den Compile/Load Vorgang und mit Load wird die soeben erzeugt shared Library libudf in das Modell geladen. Die weitere Vorgehensweise findet man im UDF Manual Kap. 6.2.33 Hooking DEFINE_VR_RATE UDFs. Über Models --> Species --> Edit sollte schon vorher folgende Einstellung vorgenommen worden und in rate.cas abgespeichert sein:

und über Define --> User-Defined --> Function Hooks ... wählt man die UDF user_rate aus, so wie der Name in rate.c festgelegt wurde.

 

Man beachte, dass die shared Library, in der user_rate enthalten ist, mit angezeigt wird. Es bleibt noch, im Solver Menü den Solver zu initialisieren und zu starten. Ein Ergebnis, den Anteil der Spezies a, sieht man im folgenden Konturplot:

 

Über Kommandozeilen

 

file/rc rate.cas
define/user-defined/compiled-functions/compile
libudf
yes
rate.c

define/user-defined/compiled-functions/load libudf
define/user-defined/function-hooks
volume-reaction-rate

q
solve/init
s-d
x 0.1
q
if
q
solve/iterate 50
q
file/wcd rate.cas
y
exit

Einlesen von rate.cas
Compilieren von rate.c und Erzeugen der
shared Library libudf


Laden von libudf
Function Hooks


Initialisierung des Solvers





50 Iterationen

Speichern von Case-und Dat-File

 

Die Leerzeilen entsprechen der Betätigung der Return-Taste. Falls der Job weitergerechnet werden soll, z.B. weitere Iterationen, oder mit anderen Anfangsbedingungen, reicht als Eingabedatei

file/rc rate.cas
solve/init
s-d
x 0.1
q
if
q
solve/iterate 50
q
file/wcd rate.cas
y
exit

Compile/Load auf Linux-Ebene

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die SCC-Cluster. Auf dem Arbeitsverzeichnis, das ist das Verzeichnis, in dem sich das Case-File rate.cas befindet, wird die folgende Verzeichnisstruktur aufgebaut und Makefiles kopiert:

mkdir libudf
cd libudf
cp /software/all/ansys_inc13/v130/fluent/fluent13.0.0/src/makefile.udf2 Makefile
mkdir src
cd src
cp /software/all/ansys_inc13/v130/fluent/fluent13.0.0/src/makefile.udf makefile
cd ..
mkdir lnamd64
cd lnamd64

Im Unterverzeichnis lnamd64 (der Name entspricht der Linux-Architektur) werden jetzt Unterverzeichnisse angelegt, je nach Dimensionalität und Genauigkeit, also eines von

2d    2ddp    3d    3ddp

und wenn parallelisiert gerechnet werden soll, auch noch

2d_host und 2d_node

oder

3d_host und 3d_node

Anschließend wird das UDF rate.c nach src kopiert und in makefile die beiden Variablen

SOURCE=rate.c
FLUENT_INC=/software/all/ansys_inc13/v130/fluent

gesetzt. Sodann geht man in das Unterverzeichnis libudf und startet

make "FLUENT_ARCH=lnamd64"

Die UDF wird compiliert und die Library libudf erzeugt. Anschließend siehrt die Verzeichnisstruktur wie folgt aus:

 Die shared Library libudf muss nur noch geladen und die Function Hooks eingerichtet werden (s.o.)

 

 

 

ANSYS Installationsanleitung

Mitglieder des KIT können die Software und das Installationshandbuch direkt von unserem ftp-Server
http://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ANSYS/ herunterladen.

Aus dem Campusnetz heraus können Sie auch direkt über
CIFS: \\sccfs.scc.kit.edu\Service\SCC\sccfs-ftp\pub\campus bzw.
NFS: sccfs.scc.kit.edu:/Service/SCC/sccfs-ftp/pub/campus zugreifen.

In folgenden Verzeichnissen finden Sie die entsprechenden Installationsdateien  im ISO-, TAR- bzw. ZIP-Format:

LINX64 ................... Linux, 64 Bit
WIN64 .................... Windows, 64 Bit

Eine 32 Bit-Version steht nicht mehr zur Verfügung.

Im Verzeichnis Dokumentation finden Sie u.a. das Installationshandbuch und die Release Notes (im ZIP-Format):

Einige Tutorials finden Sie im Verzeichnis Tutorials.

Gehen Sie wie folgt vor:

  1. Laden Sie die ISO, TAR- bzw. ZIP-Files aus dem entsprechenden Verzeichnis herunter.
  2. Entpacken Sie jedes der Pakete in einem separaten Ordner bzw. mounten diese. Unter Windows können Sie IOS-Files z.B. mit dem Programm Virtual Clone Drive mounten.
  3. Starten Sie unter Windows anschließend die Datei setup.exe. Im sich nun öffnenden Installationsfenster installieren Sie zunächst die "Required Prerequisites", und danach dann die ANSYS Produkte.
    Unter Linux geben Sie INSTALL -noroot ein. Installieren Sie keinen lokalen Lizenzmanager.
  4. Nach der Installation erscheint ein Fenster, in dem Sie den Lizenzserver spezifizieren müssen. Hier geben Sie ein:
    bei SERVER       : 10550@scclic4.scc.kit.edu
    bei ANSLI_SERVERS: 2325@scclic4.scc.kit.edu
  5. Sie können auch im Nachhinein im Unterverzeichnis Shared File\Licensing bzw. shared-files/licensing in der Datei ansyslmd.ini die beiden Zeilen eintragen:
    SERVER=10550@scclic4.scc.kit.edu
    ANSYSLI_SERVERS=2325@scclic4.scc.kit.edu
  6. Für die Softwareprodukte aus dem Halbleiterbereich (RedHawk, PowewArtist) musste leider ein getrennter Lizenzmanager auf der scclic1.scc.kit.edu und dem Port 1881 aufgesetzt werden. Tragen Sie diesen bitte direkt bei der Installation der Produkte ein.

Dokumentation

Die Dokumentation ist Online erhältlich. Für den Zugriff (auch auf das Customer Portal) müssen Sie sich einen Account bei Ansys anlegen. Bitte erfragen Sie zuvor die Customer Number bei den Betreuern.

Es kann auch eine lokale Installation (WINX64 / LINX64) erfolgen.

Version 2020R1:

Auf dem ftp-Server http://ftp.scc.kit.edu/pub/campus/ANSYS/ANSYS2020R1/Documentation/ finden Sie folgende Dateien:

  • ANSYSPRODUCTPDFDOC_2020R1.zip Handbücher und Installationsanleitungen ( Liste )
  • ANSYSRELEASEDOC_2020R1.zip Versions-Dokumentation ( Liste )
  • ANSYS_Inc._Installation_Guides.pdf
  • Infos zu den einzelnen Installationspaketen:
    DownloadCenterInfo-ANSYS_Discovery.pdf
    DownloadCenterInfo-ANSYS_Structures_Additive_Motion_Sherlock.pdf
    DownloadCenterInfo-Documentation.pdf
    DownloadCenterInfo-Electronics.pdf
    DownloadCenterInfo-Electronics_-_Academic.pdf
    DownloadCenterInfo-Fluids.pdf
    DownloadCenterInfo-Fluids_and_Structures.pdf
    DownloadCenterInfo-PrepPost.pdf
    DownloadCenterInfo-SpaceClaim_Direct_Modeler.pdf

Aus dem Campusnetz heraus können Sie auch direkt über
CIFS: \\sccfs.scc.kit.edu\Service\SCC\sccfs-ftp\pub\campus\ANSYS bzw.
NFS: sccfs.scc.kit.edu:/Service/SCC/sccfs-ftp/pub/campus/ANSYS zugreifen.