Программный комплекс Frost 3D распространяется в пяти версиях. Главное отличие каждой версии – это различная программная реализация расчетного механизма (решателя, солвера), который используется для численного решения тепловой задачи.
На скорость численных расчетов, помимо программных алгоритмов, также влияет и аппаратное обеспечение, которое используется для математических вычислений.
Ввиду этого, у новых пользователей всегда возникает вопрос – какая версия программного комплекса Frost 3D оптимальна для моих конкретных задач?
Ниже приведен список критериев, расстановка приоритетов по которым поможет определиться с выбором версии программы:
1. Какие размеры расчетных областей типичны для моделируемых областей (10*10 или 100*100 метров)?
2. Насколько высока детализация расчетных моделей – имеется ли в расчетной модели множество мелких элементов, важных для учета в расчете?
3. Критична ли точность выполнения расчетов – допускается ли значительное угрубление расчетной области в результате дискретизации?
4. Высоки ли требования к скорости расчетов – нужно ли выполнять расчеты за несколько часов или же есть возможность в ожидании результата сутки и более?
Окончательно принять решение о приобретении наиболее подходящей версии программного комплекса поможет анализ примеров моделей, созданных в Frost 3D, которые были запущены на расчет в разных версиях программы. В расчетах было задействовано различное аппаратное обеспечение: одно ядро процессора, 4 ядра процессора, бюджетные видеокарты и мощные GPU-ускорители от Nvidia.
Напоминаем, что программный комплекс Frost 3D требует использования процессоров компании Intel и видеокарт компании NVIDIA.
Сравнение скоростей расчетов в разных версиях программы
Резервуар Бованенковского месторождения
Результат расчета резервуара Бованенковского месторождения - Грубая дискретизация
| Расчетная область: | Количество ячеек: | Прогноз на: |
| 14.6×11×19.5 метров | 0.7 млн. | 5 лет |
 |
|
Результат расчета резервуара Бованенковского месторождения - Качественная дискретизация
| Расчетная область: | Количество ячеек: | Прогноз на: |
| 14.6×11×19.5 метров | 3,5 млн. | 5 лет |
 |
|
Термостабилизация грунта под резервуаром с нефтью
| Расчетная область: | Количество ячеек: | Прогноз на: |
| 90×90×30 метров | 7 млн. | 5 лет |
 |
|
Ознакомиться с подробным описанием моделирования термостабилизации грунта под резервуаром с нефтью.
Расчет растепления грунта вокруг скважин
| Расчетная область: | Количество ячеек: | Прогноз на: |
| 40×60×200 метров | 4 млн. | 2 года |
 |
|
Ознакомиться с прогнозом оттаивания многолетнемерзлых грунтов вокруг добывающих скважин.
Искусственное замораживание грунта в туннеле
| Расчетная область: | Количество ячеек: | Прогноз на: |
| 62×20×18.5 метров | 3.9 млн. | 2 года |
 |
|
Ознакомиться с подробным описанием моделирования искусственного замораживания грунта при строительстве тоннеля.
Участок магистрального нефтепровода «Восточная Сибирь – Тихий Океан»
Результат расчета по нефтепроводу ВСТО
| Расчетная область: | Количество ячеек: | Прогноз на: |
| 25×25×15 метров | 4.8 млн. | 20 лет |
 |
|
Ознакомиться с подробным описанием теплотехнического расчета трубопровода в условиях вечной мерзлоты.
Оценка теплового влияния стальной стенки сваи телевизионной мачты в районе Газ — Сале
Особенностью данного расчета является учет стальной стенки сваи толщиной 8 мм. В результате наличия элементов с небольшими геометрическими размерами ~ 1 мм и большой температуропроводностью (на порядок большей, чем у грунта), время расчета резко увеличивается.
Результаты расчета теплового влияния стальной стенки сваи телевизионной мачты
| Расчетная область: | Количество ячеек: | Прогноз на: |
| 2×2×12 метров | 0.3 млн. | 2 года |
 |
|
Оценка эффективности термостабилизации опор нефтепровода «Заполярье – НПС «Пурпе»
Особенностью данного расчета является наличие внутри каждой сваи диаметром 426 мм двух термостабилизаторов.
Результаты расчета термостабилизации свай нефтепровода «Заполярье – НПС «Пурпе»
| Расчетная область: | Количество ячеек: | Прогноз на: |
| 6×8×11 метров | 1.5 млн. | 2 года |
 |
|
Расчеты больших моделей. «Ледяная стена» вокруг АЭС «Фукусима»
Особенностями данного расчета являются:
1) Большой размер зоны замораживания — периметр 1.3 километра.
2) Высокая степень дискретизации – 18 миллионов ячеек.
3) Большое количество замораживающих устройств – 1073 охлаждающие трубы.
Результат расчета «Ледяной стены» АЭС Фукусима
| Расчетная область: | Количество ячеек: | Прогноз на: |
| 450×210×30 метров | 17.8 млн. | 2 года |
 |
|
Ознакомиться с подробным описанием моделирования заморозки грунтов по периметру атомной электростанции «Фукусима».
Общая информация по времени численных расчетов в программе Frost 3D
На скорость расчета существенное влияние оказывают:
1) Размеры моделируемой области. Большая расчетная область требует большего количества ячеек расчетной сетки, что приводит к увеличению времени расчета.
2) Размер ячеек в расчетной сетке. Например, для двух площадок 2х2х2 метра и 20х20х20 метров с одним и тем же количеством ячеек расчетное время будет разное. Для площадки 2х2х2 будет считаться дольше, т.к. размер ячейки здесь меньше.
3) Теплофизические свойства материалов. Наличие материалов с большой температуропроводностью резко увеличивает время расчета.
4) Граничные условия — скорость изменения температуры внешней среды и коэффициента теплообмена. Чем больше их скорость и амплитуда изменения во времени, тем дольше время расчета.
5) Наличие охлаждающих устройств и режим их работы. Чем больше охлаждающих устройств и чем больше их тепловая нагрузка, тем дольше время расчета.
На эффективность параллелизации вычислений (скорость расчета при использовании многоядерных вычислительных систем) влияют следующие факторы:
1) Чем больше материалов и различных граничных условий присутствует в расчетной области, тем меньше степень параллелизации вычислений (ускорение расчета при переходе с одноядерного CPU на многоядерные CPU или GPU).
2) Неравномерность расчетной сетки снижает степень параллелизации вычислений.