FLOW-3D中国分公司/三维流动贸易(上海)有限公司

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FLOW-3D 2022R1更新内容

FLOW-3D 系列产品推出全新2022R1版本反映了Flow Science将采用FLOW-3DFLOW-3D CASTFLOW-3D HYDRO的同步发布命名规则。2022R1表示FLOW-3D 产品向统一编码库的过渡。这一重要的发展将允许用户在准备就绪后以更频繁的产品发布速度访问最新的开发。

2022R1发行版的新功能包括FAVOR™的扩展方法称为detailed cutcell representation、仿真模板、移动液滴和气泡源、轴向泵模型、主动模拟控制功能的扩展、基于两个独立变量的物性输入、以及改进的数值功能,如VOF-to-particle功能,改善流体质量守恒。流线化用户界面改进包括重新设计的物理模型对话框、初始条件以及输出选项和几何体等窗口小部件,以实现更简单、更快和无错误的模拟设置。


FAVOR™方法的扩展:Detailed Cutcell representation

原有的FAVOR™ 方法在笛卡尔网格上使用面积和体积分数表示实体几何,它使FLOW-3D能够有效地模拟绕过复杂几何体的流动问题,而无需求助于非结构化的贴体网格。尽管具有非常大的计算优势,但是FAVOR™方法面临的一个挑战是当计算壁面剪应力时,有时会产生较大误差。新的FAVOR™的处理方法改进,称为Detailed Cutcell representation方法,大大改进了壁面剪应力的计算,从而显着改进了固体表面附近的流动仿真精确性。

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Detailed cutcell representation

表格物性

材料的粘度和表面张力等物性参数往往是个变量,它与温度、密度、应变率或用户定义浓度相关的标量。如果将这些参数拟合成函数曲线往往比较复杂,尤其是当这些参数与多个自变量相关时。FLOW-3D中新的表格属性功能,允许用户以表格形式定义最多两个独立变量的流体属性(之前只能定义一个)。例如,表面张力可以根据实验数据制成表格,以表示与污染物浓度和温度的相关性;或者粘度也可以表示与应变速率和温度的相关性。

在下面的例子中,粘稠的流体流入静水池中,最终粘稠的流体和水分层,下层为粘稠流体区而上层为清水区。

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不同温度下粘度与应变率的关系


扩展主动仿真控制

主动仿真控制 (ASC)非常适用于基于探针处的流动数据控制仿真。在最新的2022R1版本中,ASC适用性进一步扩展,可以基于一般历史数据、通量面和体积取样数据进行额外控制。

相对于探针,通量表面和体积取样的优点之一就是它们可以提供表面或体积上的平均数值,而不是基于点的数据。在某些情况下,基于表面和体积的数据可以更方便的对仿真中感兴趣的行为进行控制。

使用此新功能,用户可以:

  • 当体积取样中变量超过或低于临界值时,终止模拟。
  • 根据体积取样中紊流能量控制喷嘴的填充速率。
  • 根据通量面上平均速度控制输出频率。
  • 当体积取样中的填充分数达到用户指定的值时,终止模拟。

在本例中,低温储罐供给管中的泵以恒定流速从推进剂储罐中抽取液氧。当液氧排出时,当空压降至给定值以下时,主动模拟控制触发质量动量源。当空压上升到给定值以上时,关闭增压。

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VOF to Particles

通过与流体粒子相结合,提高了陡变界面跟踪VOF方法的准确性和鲁棒性。新的粒子种类,称为VOF粒子,用于代替VOF函数,在计算域中跟踪小的流体丝带和液滴,实现更好的流体体积和动量守恒。在重力控制过程中,预期时间步长也会更大。当满足特定条件时,VOF流体在特定时间和位置自动转换为VOF粒子。然后使用拉格朗日粒子模型计算粒子运动,粒子在重新进入流体时转换回VOF表示。

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VOF to Particles


轴流泵模型

FLOW-3D新的轴流泵模型允许用户在模拟中模拟轴流泵的净效应。关于泵的行为提供两个选项。第一种选择是给定泵的体积流量或流速,以便流体以给定速率流动。若泵参数提供工作流量时,此选项适用。第二个选项提供了基于泵性能曲线的泵运行的更完整定义。在这种情况下,用户可以定义泵性能曲线的线性近似值,以便通过泵的流量依赖于泵的压降。在此配置中,其代表了泵的典型行为,即当反向动态压头建立并推回泵运行时,流量将减慢并最终失速。

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风扇或叶轮组件用户界面

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轴流泵用户界面


液滴或气泡源模型

自首次开发以来,FLOW-3D已经被用于模拟从喷嘴和其他孔口形状喷射的液滴,以模拟在表面张力作用下形成的流体形状。然而,在某些情况下,当液滴离开喷嘴时,模拟其形状是不必要的,除非液滴对基板的影响是重要的。此外,对在流体中气泡传输进行建模可能是有意义的,但不是气泡本身。新的液滴/气泡源模型有助于解决此类情况。

新的液滴和气泡源模型允许球形液滴或气泡以一定间隔从点源发射。源可以是静止的或以表格形式定义其运动。液滴或气泡的初速度也可以在三维中定义。所有物理模型都与该模型兼容,以便可以模拟多孔介质流动、蒸发及凝固和表面张力等典型应用。

在此示例中,液滴源以圆形模式移动,同时以10 m/s的速度向下喷射液滴到多孔介质中,以形成环形设计。

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液滴或气泡源模型设置用户界面


模拟模板

新模板是根据给定的建模框架预先加载重要参数,例如自由表面的单流体不可压缩流或双流体可压缩模拟。创建新模拟时,将向用户显示一个对话框,其中包含六个模板供用户选择,这些模板涵盖FLOW-3D中最常见的建模案例。 "None"选项允许高级用户从空白开始,以便他们可以应用定制数值设置。使用模板是加快模型设置的一种方便方法,可以帮助用户避免出错或忘记定义参数。

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新模板用户界面


增加求解器功能

求解器功能包括非牛顿流体的Herschel-Bulkley模型和gas-to-void转换功能,以改善易破裂流体区域的质量守恒,同时也扩大控制条件的对象,包括掺气量和溶质浓度模型的支持。

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Herschel-Bulkley 模型

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激活模拟质量动量源事件


用户界面改善

流线化用户界面改进包括重新设计的物理模型对话框、初始条件以及输出选项和几何体等窗口小部件,以实现更简单、更快和无错误的模拟设置。


初始条件窗口小插件

初始条件小部件改进了初始流体域和气体域的设置,使其更容易、更快。在新的设计中,全局、区域和指针对象被放置在单独的选项卡中,从而可以更清晰地查看设置。

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初始条件-区域

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初始条件-静水压

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初始条件-指针


输出窗口小部件

重新设计的输出小部件使用户能够准确地看到仿真结果文件中有哪些输出可用,从而在一个简洁的视图中直观显示数据输出。

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重新设计空间输出小部件

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输出小部件-几何数据

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在写入空间数据时强制输出历史数据和空间数据


交互式创建和编辑重新设计

交互式几何图形创建和编辑比以往任何时候都要好,现已包括:

  • 新的交互式工具选择,包括旋转、移动和调整大小
  • 通过单击动作并选择要修改的几何图形,进入旋转、移动或调整大小模式
  • 单击向上箭头图标或按ESC键将用户返回到正常选择模式

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几何窗口小部件


使用最新的WYSIWYN设计方法可以更轻松、更快速地对几何对话框进行设置,该方法将子组件的不同属性整合到一起,方便用户进行设置。

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几何小部件


更容易获得帮助

在物理模型对话框中点击即可轻松访问相关文档、教程和帮助流程图。

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物理模型对话框


流线化物理模型对话框

许多物理模型对话框已经被简化,以便用户可以更快地设置模拟并减少设置错误。

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气泡和相变模型

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掺气模型

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漂移通量模型



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