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 HYDRO 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。

FLOW-3D HYDRO 2022R1发行版的新功能包括FAVOR™的扩展方法称为detailed cutcell representation、溶解氧模型和轴流泵、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。


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 HYDRO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

溶解氧模型

水中溶解氧在自然和人工栖息地中起着重要作用。可接受的溶解氧水平是水质的关键指标。在废水处理厂中,氧气供给分解污染物的细菌。FLOW-3D HYDRO的新溶解氧模型与掺气、可变密度流和动态气泡尺寸模型相结合,为气泡和溶解动力学建模提供了一致的方法。气泡和水之间的传质系数可通过以下三种方式之一指定:用户定义的常数、通过使用Higbie模型的“干净”气泡假设,或通过考虑氧溶解表面活性剂的“脏”气泡假设。

在这个模拟中,氧气气泡从容器底部的两个扩散器中注入,并允许其在水中上升。当气泡上升时,氧气溶入水中。左边的图像显示了水中溶解氧的浓度。右边的图像显示了上升的氧气泡引起的水流速度。

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溶解氧含量


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。

此案例表示污泥沉降器,建立水和污泥的混合物进入沉降器并分离模型。允许水在沉降器的背面流入和流出,以保持沉降器中相对固定的液位。沉降器底部的体积取样用于测量底部获得的污泥量。当体积取样中的污泥质量达到200 kg时,阀门打开以排泄污泥。当污泥质量降至180 kg以下时,阀门关闭。

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污泥浓度



轴流泵模型

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FLOW-3D HYDRO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。

在用户界面中,可以使用基于风扇/叶轮或轴流泵组件的动态视图定义基于组件的泵,其中流量指定一个动量源。

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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


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 HYDRO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

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不同固体含量下粘度与应变率的关系


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


时变阀门

阀门可用于水输送模拟,其中维持足够的压力以支持结构稳定性至关重要。现在可以基于时间控制阀门。此功能可用于表示在定义控制顺序中指定时间激活的阀门,以确定系统运行特性。

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时变阀门用户界面- valve 1

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时变阀门用户界面- valve 3



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