FEFLOW
Szivárgáshidraulikai, szennyeződés- és/vagy hő-transzport modellezés
- A központi magtól a felhasználói felületig teljesen integrált szimulációs csomag.
- Elő- és utófelfolgozó képességek, hatékony megoldó és felhasználóbarát GUI.
- Tartalmaz egy publikus programozói felületet saját kódok beépítése érdekében.
Áttekintés
Rövid ismertetés
- A FEFLOW programmal felszínalatti folyadékszivárgást, oldott szennyeződésektranszportfolyamatait és/vagy hő-transzport folyamatokat lehet modellezni.
- A program rendelkezik elő- és utófeldolgozó képességekkel, valamint egy hatékony szimulációs kóddal.
- Más rendszerekkel ellentétben, ez az alkalmazás nem egy grafikus felhasználói felület, melyet egy külön fejlesztett szimulációs központi mag köré fejlesztettek, hanem a központi magtól a felhasználói felületig egy teljesen integrált szimulációs csomag.
Alkalmazások
A FEFLOW gyakorlatilag korlátlan alkalmazási területet kínál a felszínalatti vizek szivárgáshidraulikai és transzport folyamatainak modellezése terén. Néhány példa:
- Felszínalatti vizek menedzsmentje
- Geotermikus energia (mély és felszínközeli)
- Bányavizek menedzsmentje
- Talajmechanikai alkalmazások
- Sósvíz betörési vizsgálatatok
- Szennyeződéseloszlás vizsgálatok
- Kapcsolt felszínalatit/felszíni víz szimulációk (DHI MIKE 11 kapcsolat)
A FEFLOW képességei gyakorlatilag korlátlan mértékben bővíthetők az IFM nyílt programozási interfész révén.
Előnyök
Rugalmas hálógenerátorok
A végeselem diszkretizálás lehetővé teszi a komplex nem-strukturált hálók használatát, melyek jól megközelítik a természetes szerkezeteket, ugyanakkor eleget tesznek az olyan előírásoknak, mint az elemméret, az elemszög, stb.
Párhuzamos számítás
Komplex regionális modellek hosszú időintervallumos nem-permanens számításai jelentős számítógép erőforrást igényelnek. A párhuzamos feldolgozás drámaian lecsökkenti a processzor időt a több processzoros platformokon.
Véges-elem módszer
A klasszikus talajvíz szimulációs kódok a véges differenciák diszkrétizációs módszert alkalmazzák. Ezzel szemben, a FEFLOW a véges-elem módszert használja, melynek az alábbi előnyei vannak:
- Nem-strukturált háló, tehát a folyók, a repedések, a kúthelyek jobb ábrázolása a háló lokális adaptációja révén.
- Kisebb számítógép igénybevétel a kisebb elemszám miatt
GIS/CAD interfész
A legtöbb gyakorlati alkalmazásban, az alapvető térbeli adatok GIS fájlformátumokban (pl. ESRI formátumok), vagy CAD-formátumokban (pl. AutoCAD eXchange Format) állnak rendelkezésre. Ezeknek a formátumoknak a közvetlen importálhatósága kiküszöböli a köztes konverziós rutinok alkalmazását az alapadatoknak a modellbe való átvitel során.
Modern megjelenítő eszközök
A FEFLOW-val a modellparaméterek és a modellezési eredmények (pl. szennyeződéscsóvák mozgása, stb.) megjeleníthtők három-dimenziós formában.
Bonyolult megoldók
A stabilitás és a hatékonyság garantálása végett, bonyolult megoldó algoritmusokra van szükség. A FEFLOW rendelkezik PCG típusú mátrix-megoldókkal, de van egy algebrai "multigrid" megoldója is.
Nyílt programozási interfész
A FEFLOW-nak van egy nyílt programozási felülete, mellyel lehetőség nyílik a felhasználói plug-inekkel való kommunikációra. A paraméterek bármikor módosíthatók, külső függvények alapján változtathatók a peremfeltételek, befolyásolhatók az időlépcsők, és külső programok (pl. hidrodinamikai szimulációs vagy paraméterbecslő szoftverek) is közvetlenül kapcsolhatók a FEFLOW-hoz.
Fizikai folyamatok
Szivárgáshidraulikai modellezés
A FEFLOW rugalmas környezetet biztosít a különböző szivárgási rendszerek ábrázolására.
- 2D horizontális v. oldalirányú projekció, 3D megjelenítés
- Zárt, félig zárt v. nyílt tükrű nyomásviszonyok
- Különböző lehetőségek a talajvíztükör kezelésére
- Első, másod- és harmadrendű peremfeltételek, valamint specifikus többrétegű kutakat alkalmazó kút-peremfeltételek
- Peremfeltételek fizikai korlátozása
- Időfüggő anyagtulajdonságok, peremfeltételek és megszorítások
- Adott paramétereknek (pl. talajvíz beszivárgás) a felhasználó által definiált összefüggésekkel való meghatározása
- A felszínalatti (FEFLOW) és a felszíni (MIKE 11) vízáramlás szimulációk összekapcsolásának lehetősége
Transzportmodellezés
A FEFLOW egykomponensű és reaktív több-komponensű oldott szennyeződések transzportfolyamatainak modellezését teszi lehetővé a telített és a telítetlen zónákban.
Lebomlás és szorpció
- Lebomlási folyamatok: első rendű és Michaelis-Menten reakciók
- Egyensúlyi szorpció: Henry, Freundlich v. Langmuir izotermák
Több komponensű reaktív transzport
- Tetszőleges számú vegyi anyag
- Oldott vagy adszorbeált komponensek
- Tetszőleges kémiai reakciók definiálása a reakció-kinetika szerkesztővel
Általános anyagtranszport tulajdonságok
- Bonyolult ellenszél technikák
- Paraméterillesztés a szorpciós izotermákhoz a FE-LM²-ben (tartalmazza)
- Sűrűség-kapcsolt modellezés koncentrációfüggő folyadéksűrűség ás viszkozitás esetében (pl. sósvíz betörés problémák)
- Hő- és tömegtranszport együttes modellezése (termohalin transzport)
- Időben előre és visszafelé haladó transzport modellezés (fordított áramkép)
- Lineáris (Bear-Scheidegger) vagy nem-lineáris diszperzió
Hőtranszport modellezés
A víz és hőáramok szimulációja révén a FEFLOW ideális eszköz a geotermális és egyéb talajvizes termikus rendszerek modellezésére
- Furat hőcserélők figyelembe vétele hatékont egy-dimenziós megoldás révén
- Plug-inek a geotermális energiaszektorban gyakran használt alkalmazásokhoz
- Sűrűség és vizskozitás függő szivárgási folyamatok
- Hő- és tömegtranszport együttes modellezése (egy v. több-komponens)
Telítetlen közeg modellezés
A FEFLOW 2D-ben és 3D-ben szimulálja a telítetlen és a változóan telített viszonyokat. A szimuláció a Richard egyenlet valamint a telítettség/nyomás és telítettség/relatív szivárgási tényező viszonyokat modellező parametrikus modell kombinációjával történik.
- Rugalmas paraméter modellek (és kombinációik)
- van Genuchten, Brooks-Corey, módosított van Genuchten, Haverkamp, exponenciális, lineáris és spline interpoláció
- A Richards egyenlet különböző formái (nyomás alapú, vegyes, és változó szubsztitúciós forma)
- Kapilláris hiszterézis figyelembe vétele
- Különböző modellparaméterek illesztése a FE-LM²-ben (tartalmazza)
Hasadék modellezés
Az un. "diszkrét tulajdonság elem" (Discrete Feature Element) révén, azaz egy- v. kétdimenziós végeselemek két- v. háromdimenziós FEFLOW modellben, figyelembe vehetők a preferenciális áramlási irányok, mint a hasadékok, a drének, a furatok és a bányamélyedések.
- Szivárgás számítás a Darcy törvény, a harmadfokú Hagen-Poiseuille törvény, v. a Mannings egyenlet alapján
- Oldott szennyeződés v. hőtranszport a diszkért elemekben
- Egyéb források és nyelők
Sűrűség-függő szimuláció
A sűrűség és a viszkozitás különbségek jelentősen befolyásolhatják a talajvíz áramlási rendszert, pl. partmenti zónákban vagy geotermális rendszerekben. A sűrűség-függő és a viszkozitás-függő szimuláció révén, a FEFLOW maximális rugalmasságot kínál az ilyen rendszerek modellezéséhez.
- Sűrűség-függő szivárgás szimuláció
- Viszkozitás-függő szivárgás szimuláció
- Koncentráció-függő sűrűség és viszkozitás
- Kémiai anyagok hatása a folyadéksűrűségre
- Hőmérséklet-függő sűrűség és viszkozitás
- Szerkeszthető összefüggések a sűrűség és a viszkozitás definiálására
Tulajdonságok
Modelltervezés
A modellfelépítés a FEFLOW-ban nagyon gyors és egyszerű folyamat
- 2D és 3D háttértérképek (ASCII, ESRI Shape, DXF, TIFF, JPG, PNG, ...)
- Térképek használata hálógeneráláshoz és paramétrizáláshoz
- Regionalizálás pont, vonal és poligon adatokkal
- Térképek georeferálása és általános geoimaging a WGEO-ban (tartalmazza a licencet)
- Rugalmas automatikus hálógenrálás lokális finomitást támogató bonyolult algoritmusok alapján
Szimuláció
A szimuláció minden releváns esetben pontos és hatékont kell legyen
- Permanens vagy nem-permanens szimuláció
- Különböző időlépcső módszerek
- Szabad felület (víztükör helyzete) számításának különböző módszerei
- PEST alapú automatizált modell optimalizálás
- A szimulációs folyamat hatékony ellenőrzése testre szabható valós-idejű diagramokkal
Megoldók (Solver)
- Newton és Picard iterációs technikák nem lineáris rendszerekhez
- Gyors iteratív és direkt megoldók (PCG és újraindított ORTHOMIN erőteljes előkondicionálókkal)
- Alternatív algebrai multigrid megoldó (SAMG)
Elemzés
Az elemzési és utófeldolgozási tulajdonságok fontosak a modelloptimalizáláshoz és az eredmények kiértékeléséhez. A FEFLOW rendelkezésre bocsátja a szükséges eszközöket.
- Diagram ablakok a megfigyelőkutaknak
- Modellparaméterek és eredmények exportálása értékek, vektordiagramok és képek formájában
- Tömeg- és energiaegyenlegek létrehozása a teljes modellre vagy annak egy részére
- Részecskekövetés izokrón markerekkel (parmanens v. nem-permanens 2D v. 3D)
Megjelenítés
A megjelenító eszközök - többek között az animáció - támogatják a modellezési eredmények ismertetését. Továbbá, komplex nagyméretű modellek esetén, a modell összes szemszögből való vizuális megjelenítése a modellező számára is szükséges.
- Felülnézeti és oldalirányú nézetek
- 3D nézet
- 2D és 3D térképtámogatás
- Modellparaméterek, térképek és megjelenítési stílusok tetszőleges kombinációja
- Lecsípés és faragás
- Izovonalak, kitöltött kontúrok, folytonos ábrák, vektorok, izofelületek, áramvonalak, részecskeútvonalak, ...
- Kép exportálás különböző formátumokban és testre szabható felbontásban
- Automatizálás és viseo exportálás
- Elő megjelenítés a szimuláció alatt
Az ingyenes FEFLOW Viewer program FEFLOW licenc nélkül biztosítja az összes megjelnítési és utófeldolgozási képességet.
Csomagok
A FEFLOW Essentials és Professional licencek négy különböző képességszinten állnak rendelkezésre
| Groundwater Flow | Mass Transport | Heat Transport | |
|---|---|---|---|
| FEFLOW F3 |  | ||
| FEFLOW FM3 | | | |
| FEFLOW FH3 | | | |
| FEFLOW FMH3 | | | |
Mindegyik szint tartalmazza a kisebb szintek képességeit. A vízkor számításhoz tömegtranszportot tartalmazó csomagra van szükség.
Licenctípus összehasonlító
| Essentials FMH3* | Professional FMH3* | |
|---|---|---|
| |
Szivárgáshidraulika |
| |
FePEST |
| |
Vízkor |
| |
Hőtranszport |
| |
Tömegtranszport |
| |
Vegyi anyag fajok (multispecies) transzport |
| |
Furat hőcserélők |
| |
Telítetlen/változó telítettségő áramlás |
| |
Diszkrét repedések |
| |
Szelvény / axiszimmetrikus modellezés |
| |
Gravitációs vektor elforgatás |
| |
Elem inaktiválás |
| |
Plug-in használat |
|
Hálózati licencmenedzsment | |
|
Licenc megosztás hasonló modelleknél | |
| korlátlan | korlátlan | Modellméret |
| |
Fizikai csomag (szoftver/kézikönyvek) |
| |
Letöltési csomag (szoftver/kézikönyvek) |
* Rendelkezésre állnak kisebb képességi szintek is.
Licencelés
Válaszd az igényeidnek megfelelő licenctípust
|
- - - - A licencváltás nem lehetséges - - - - -
|
Rendszerigények
Operációs rendszerek
Windows:
Teljesen támogatott Windows rendszerek
- Windows 7 Professional Service Pack 1 (64 bit),
- Windows 10 Pro (64 bit),
- Windows Server 2012 R2 Standard (64 bit) és
- Windows Server 2016 Standard (64 bit)
Nem támogatott, de részlegesen tesztelt Windows rendszerek
- Windows 8.1 Pro (64 bit) és
- Windows Server 2008 R2 Standard Service Pack 1 (64 bit)
Linux:
- DEB csomagok: Debian és Ubuntu 12.4+
- RPM csomagok: SUSE 12.2+ és Red Hat és CentOS 7.0+
Processzor:
- 64 bit és >= 2,2 GHz
Grafika:
- Full HD (1920 x 1080) felbontás
- Grafikus adapter: >= 2 GB memoria, >= 24 bit szín, Shader version >= 1.30
Memória:
- >= 4 GB
Merevlemez:
- >= 5 GB szabad hely a merevlemezen