ANSYS 19.0 | 流體新功能亮點

2018-02-12  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

利用ANSYS 19.0,每個工程師都能實現(xiàn)更好、更精確的計算流體動力學(xué)(CFD)模擬。工程師將從自動化、生產(chǎn)力和工作流程的持續(xù)改進(jìn)中獲益匪淺。此外,Ansys 19.0提供新的特性和功能,使工程師能夠以前所未有的精度和效率解決CFD問題,特別是用現(xiàn)有方法求解困難或耗時過長的難題。

ANSYS 19.0還引入了ANSYS Chemkin Enterprise,用獨立的license實現(xiàn)快速、精確的燃燒化學(xué)反應(yīng)流模擬。

EnSight加入ANSYS家族,為ANSYS及其他仿真工具提供了最好的后處理和可視化功能。

燃燒和化學(xué)反應(yīng)——更新、更快、更精確

ANSYS Chemkin Enterprise將快速、精確模擬燃燒和化學(xué)反應(yīng)流的工具綁定到獨立的license。這一軟件包集成了詳細(xì)燃料模型與高級細(xì)節(jié)燃燒模擬軟件,幫助工程師高效地提升設(shè)備性能和燃燒效率。

前所未有的后處理技術(shù)——EnSight

用新版EnSight分析,可視化并溝通仿真結(jié)果。EnSight能為ANSYS和其他仿真工具提供最好的后處理和可視化功能,并可以聯(lián)合多個工程模擬數(shù)據(jù)及其他來源的數(shù)據(jù),實現(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)和過程的探索和解釋。

流固耦合——精確考慮結(jié)構(gòu)變形引起的狹縫滲流

汽車工程師需要最小化機(jī)油泄露以減少排放?，F(xiàn)代設(shè)計的高壓工作環(huán)境可能使材料發(fā)生變形,拓寬柱塞和氣缸壁之間的縫隙,導(dǎo)致不必要的泄露。狹縫的流固耦合面臨挑戰(zhàn),精確仿真面臨難題。

FLUENT的新技術(shù)可以根據(jù)耦合ANSYS Mechanical計算的結(jié)果,自動向變形區(qū)插入高質(zhì)量的網(wǎng)格。流固耦合的模擬結(jié)果考慮了結(jié)構(gòu)變形,所以能夠提供高精度的機(jī)油泄露流率,進(jìn)而優(yōu)化燃油泵的性能。

實用性提升

• 多相流——快速、精確的噴霧破碎和液滴分布

噴嘴設(shè)計人員需要模擬詳細(xì)的破碎機(jī)理,準(zhǔn)確預(yù)測液滴尺寸分布和噴霧特性,以優(yōu)化產(chǎn)品性能。噴嘴、噴射器、霧化器等設(shè)備噴出的液體不斷分散,最終形成微小的液滴。最終的液滴尺寸分布控制著蒸發(fā)過程,在燃燒系統(tǒng)中,還決定空氣——燃料混合物的均勻性。用常規(guī)方法計算液滴尺寸分布因計算量太大而面臨挑戰(zhàn)。

ANSYS FLUENT的新功能大大降低了這一問題的計算量。FLUENT利用體積分?jǐn)?shù)法直接追蹤導(dǎo)致過度區(qū)及液滴形成的界面不穩(wěn)定性和表面張力效應(yīng)。然后再用更快、更高效的Lagrangian框架跟蹤液滴軌跡。

• 動網(wǎng)格——完全捕捉顆粒侵蝕對管道的破壞作用

工程師為了最大限度地延長顆粒輸運(yùn)管道的正常運(yùn)行時間、優(yōu)化預(yù)防維護(hù)計劃,需要可靠地預(yù)測管道受顆粒侵蝕的位置和程度。以前的靜態(tài)網(wǎng)格計算不能考慮由于顆粒侵蝕而引起的管道結(jié)構(gòu)變形,預(yù)測精度偏低。

FLUENT的新技術(shù)用動網(wǎng)格自動地耦合顆粒侵蝕引起的結(jié)構(gòu)變形,使模擬更充分地捕捉侵蝕引起的退化現(xiàn)象。

• 拉格朗日壁面成膜模型中添加了DPM材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)選項。

用戶界面

• 目錄樹中增加了邊界域的顯示內(nèi)容,用戶可以清晰地看到同一邊界類型的所有邊界信息,可以同時選中多個邊界域進(jìn)行顯示、合并、修改類型等操作。

• 增加了目錄樹的過濾功能,對于邊界域眾多的大型計算操作更加便利。

• 增加了用戶喜好設(shè)置,用File->Preferences可以存儲用戶喜歡的界面,也可以在.fluent文件中設(shè)置喜歡的圖形界面窗口顏色、鼠標(biāo)功能等。

• 遠(yuǎn)程提交計算的方式支持客戶端的實時監(jiān)控及可視化,殘差、監(jiān)測、云圖、矢量圖及控制臺的輸出信息可以根據(jù)求解情況自動更新并顯示在客戶端,支持多個遠(yuǎn)程連接。

• FLUENT后處理功能優(yōu)化,等值面的提取加速。測試的Case中,每個時間步輸出Q等值面,用時比舊版本減少10%,同時加速了流線圖和矢量圖的渲染。

求解性能和穩(wěn)健性提升

• AMG求解器功能增強(qiáng),標(biāo)量方程可以使用守恒粗化選項(默認(rèn)使用),也可以使用激進(jìn)粗化選項。激進(jìn)粗化方法可以優(yōu)化較大尺寸組和多面體網(wǎng)格的計算,如果默認(rèn)設(shè)置導(dǎo)致AMG發(fā)散,推薦使用激進(jìn)粗化方法,但在提高收斂性的同時會有約5%-10%的性能損失。

• 默認(rèn)的求解器設(shè)置顯著改進(jìn)了穩(wěn)健性,提高了對稱邊界的收斂性,提高了特定剪切流的計算精度,湍流的計算結(jié)果會有些許改變。

• 旋轉(zhuǎn)流域的瞬態(tài)模擬加速。

• 擴(kuò)展了收斂性監(jiān)測功能,除了求解收斂性監(jiān)測外,還可以激活時間步收斂性監(jiān)測。

• 提高了共軛傳熱(CHT)問題的并行效率,并行計算重新分區(qū)時默認(rèn)使用基于模型權(quán)重的分區(qū)方法實現(xiàn)荷載平衡,CHT Cases可受益于此。

求解器的網(wǎng)格功能增強(qiáng)

• 嵌套網(wǎng)格(Overset Mesh)功能加強(qiáng),改進(jìn)了嵌套網(wǎng)格的功能和穩(wěn)健性,可與MRF、UDS、Mixture多相流(non-granular)、氣蝕及蒸發(fā)冷凝模型(VOF and Mixture)兼容。組件網(wǎng)格可以相互嵌套,只有組件域也可以形成交界面。

• 動網(wǎng)格功能加強(qiáng),通過System Coupling進(jìn)行流固耦合計算的流固交界面可以發(fā)生網(wǎng)格變形,接觸探測在穩(wěn)態(tài)動網(wǎng)格Case中可用。

物理模型改進(jìn)

• Mixture多相流模型增加了可以生成尖銳的或模糊的相間交界面離散格式,包括Compressive/HRIC格式。并增加了界面模擬選項:Zonal Discretization(不同的域使用不同的格式)、Phase Localized(不同的相使用不同的格式)。

• 多相流模型可以用可變的時間步長,基于Courant數(shù)的可變時間步長擴(kuò)展到所有的多相流模型,支持隱式、顯式的體積分?jǐn)?shù)格式,幫助控制多相流計算的啟動和不穩(wěn)定性。

• 多孔介質(zhì)中的多相流功能增強(qiáng),可以修正相對滲透率以保證殘余飽和度保持正確的值。例如在油田產(chǎn)油過程中,油和水的飽和度隨時間而變化,所以有效滲透率也隨之而變。另外,多孔介質(zhì)模型可以實現(xiàn)毛細(xì)管壓力的模擬。

• DPM模型的計算方法加強(qiáng),性能和兼容性均有所改進(jìn)。測試的案例中,用4608個核比舊版本加速1.5倍。

• 反應(yīng)流功能增強(qiáng)。FGM部分預(yù)混模型可以用自動網(wǎng)格細(xì)化方法生成PDF表格。Flamelets可以用并行生成,加速10倍以上。Chemkin-CFD求解器加速化學(xué)反應(yīng)計算(動態(tài)自適應(yīng)化學(xué)反應(yīng))。

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