密度基和压力基的流体求解器,用于多物理场仿真

流体流动仿真:从空气动力学到共轭传热,再到非定常流动等。

Cadence Fidelity Flow 提供了一套全面的解决方案,用于解决一系列流动问题——从低速到高速,从多相到传热问题,使用 Fidelity Automesh 进行预处理,并使用最优求解器技术来求解具体问题。因为几乎没有放之四海而皆准的方法……

立方体图片
Fluid Flow 仿真

兼具速度和准确度,全面解决多物理场挑战

高速周转时间

Fidelity Flow 经过优化,可在数千个 CPU 内核以及 GPU 上进行线性提速。与我们的专利收敛加速技术 CPUBooster 配合使用,计算用时还可以进一步缩短。

自由进行开发和自定义

OpenLabs 模块提供了简单易学的语法结构,允许用户自定义大部分求解器例程,包括添加或编辑源项和方程,以及控制初始化、流体属性和边界条件。这些修改会自动编译,因此执行速度如同在求解器源代码中实现一样快。

每种配置的非线性谐波

在对旋转部件进行周期性非定常仿真时,求解速度可以提高 3 个数量级。为了更好地评估涡轮机械的性能,可以考虑防护罩、集电器或涡壳等部件的存在。可以使用非线性谐波法对非轴对称的压力变化进行建模,域可以是非周期性的,并通过混合网格进行网格划分。

物理

空气动力学

空气动力学

无论是不可压缩流还是超音速流,Fidelity Flow 都可以提供快速收敛和可靠的数值结果。高速外部流计算起来可能比较棘手,在跨音速或超音速到高超音速下更是如此。借助 Fidelity Flow 求解器及其密度基方程,即便是重返时马赫数达到 20 的流体流动也可以建模。对于低速空气动力学,实践证明,压力基的 Fidelity Flow 求解器非常有用,能够对许多应用的流体流动进行仿真,如汽车、低速飞机、无人机、滑翔机、管道系统、热交换器、风扇和液压涡轮机械。

共轭传热

共轭传热

对于涉及共轭传热的应用,压力基的 Fidelity Flow 求解器是当之无愧的“全能选手”,无论是速度、压力还是能量,都能以耦合、隐式的方式进行求解,显著加快整体工作流程。对于不可压缩流,收敛速度可以进一步加快,因为我们可以对能量方程使用不同的伪时间步。

涵盖的应用包括:

  • 热交换器
  • 汽车热管理
  • 散热系统
  • 电机
  • 暖通空调

流固耦合

流固耦合

当流体流动使结构发生形变,而形变又反过来影响流场时,这种现象被称为“流固耦合 (FSI)”。

在过去几十年间,气动弹性不稳定的影响逐渐引起重视,尤其是在航空和涡轮机械领域。轻量化和高性价比设计的趋势迫使工程师不断推动设计的极限,但也导致振动应力的风险显著增加,在最坏的情况下,会导致振动故障。

Fidelity Flow 通过多种方法来预测流固耦合:

  • 流体和结构求解器之间实现直接耦合
  • 模态方法,利用 NLH 方法求解模态方程。该方法可计算结构的全局变形,以模态形状组合的方式表示,从而无需在流体域和固体域之间运用插值。

气蚀

气蚀

当压力降至饱和压力以下时,液体流中会发生气蚀。气蚀常见于泵、喷嘴、喷射器、船用螺旋桨和水下结构中,并经常导致效率损失、噪音水平增加、结构损坏或磨蚀。

我们的软件提供了三种建模方法来分析气蚀现象:正压定律、热力表和传输方程建模。

我们的经验也延伸到低温流仿真领域,对热敏感流体的气蚀和相变进行高级建模。

燃烧

燃烧

对燃烧应用进行建模意味着要处理具有复杂物理和化学反应的多组分。共轭传热和辐射会显著影响温度分布和燃烧效率的控制。

为了满足这些要求,Fidelity Flow 提供了多种建模策略,包括经典的火焰面模型、混合 BML/火焰面方法和火焰面生成流形 (FGM) 方法,用于分析从纯非预混气态到纯预混燃烧应用的各种现象。

燃烧模型可以与污染物预测、辐射和共轭传热分析相结合。

非定常流动

非定常流动

为了求解非定常问题,Fidelity Flow 的分离涡模拟 (DES) 支持多种功能,例如浮力、热源项、传热等等。

有关更多信息,请观看点播网络研讨会:使用 NLH 加快涡轮机械非定常流仿真。

多现象、颗粒流和喷雾

多现象、颗粒流和喷雾

多相流应用通常涉及两种或两种以上不同性质的流体,或同一流体的不同相。因此它们彼此之间会产生混合和相互作用。Fidelity Flow 提供了多种多流体建模方法,其应用领域取决于混合流的物理特性、浓度和均匀性。

热力表流体定义捕捉了相变现象。惰性或反应性多组分模型描述了气体或液体的混合物,例如污染物跟踪。拉格朗日颗粒模型跟踪稀释分散颗粒的运动及其与初相(例如喷雾、颗粒流和气旋)的相互作用。这些模型可以与多相流环境的所有其他物理现象耦合。

Fidelity CFD 让您安心实现高保真度仿真

CFD 工作流程在每个循环都会重新评估,以优化和提高保真度和速度,Fidelity CFD 平台提供了一个高度自动化的定制解决方案,以满足您模拟仿真的需求。

与逐个组件一一进行的方法相比,全耦合方法的优势之一是无需猜测接口处的边界条件。

智能接口方法可确保不同发动机组件(压缩机-燃烧器-涡轮机)之间实现直接耦合,并允许在同一 CFD 代码内针对每个组件运用不同的 CFD 模型。

为了模拟燃烧过程,我们使用了火焰面生成流形 (FGM) 方法。与传统的列表化学方法相比,此方法更加高效,并且能可靠地捕获有限速率效应,同时计算成本也相对较低。

非线性谐波法用于模拟叶片排之间的非定常相互作用,以及燃烧器出口处的非均质性对下游涡轮叶片排的影响。这种方法比经典的 URANS 仿真要快 2 到 3 个数量级。

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非线性谐波法 (NLH) 用于模拟叶片排之间的非定常相互作用,以及燃烧器出口处的非均质性对下游涡轮叶片排的影响。这种方法比经典的 URANS 仿真要快 2 到 3 个数量级。

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主要功能

  • 不可压缩流
  • 可压缩流(从亚音速到超音速)
  • 定常和非定常
  • 层流和湍流
  • 多域容量
  • 共轭传热
  • 热源项
  • 流体/流体混合平面
  • 多参考坐标系
  • 浮力
  • 一个求解器足以处理各种类型的流体(不可压缩、低压缩、可冷凝和完全可压缩)和速度(低速到高超音速)
  • 使用 CPU-Booster 加速模块将收敛速度提高 3-5 倍
  • 嵌入拥有模态和颤振分析模块的流固耦合
  • 多网格收敛加速
  • 多域功能
  • 燃烧
  • 辐射
  • 拉格朗日多相
  • 气蚀
  • 多组分反应流
  • 生成热力表和燃烧表
  • Python 脚本编写技术

激活您的潜能

由于流固耦合几乎存在于任何系统中,CFD 仿真在大多数行业都有用武之地。一些与 CFD 相关的关键行业包括船舶、商业、航空和国防、汽车、生物医学和石油化工,以及加工和化学工业。

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水车早已成为了古董,但在转子和流体之间传递能量仍然是叶轮机械概念背后的基本机制。

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Marine

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阻力、推进力、适航性、操纵和风的研究。

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长期以来,外部空气动力学和涡轮机械一直是汽车工业仿真面临的基本挑战之一。

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航空航天 CFD 的挑战涉及到湍流(和转捩)的建模。

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随着健康技术的发展,人体医疗进入了更严谨的计算时代,先进、精准的仿真和建模也是如此。

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