ANSYS 19.0 | 流體新功能亮點

2018-02-12  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

利用ANSYS 19.0,每個工程師都能實現更好、更精確的計算流體動力學(CFD)模擬。工程師將從自動化、生產力和工作流程的持續改進中獲益匪淺。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實現快速、精確的燃燒化學反應流模擬。

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。

燃燒和化學反應——更新、更快、更精確

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

前所未有的后處理技術——EnSight

用新版EnSight分析,可視化并溝通仿真結果。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,并可以聯合多個工程模擬數據及其他來源的數據,實現對復雜系統和過程的探索和解釋。

流固耦合——精確考慮結構變形引起的狹縫滲流

汽車工程師需要最小化機油泄露以減少排放。現代設計的高壓工作環境可能使材料發生變形,拓寬柱塞和氣缸壁之間的縫隙,導致不必要的泄露。狹縫的流固耦合面臨挑戰,精確仿真面臨難題。

FLUENT的新技術可以根據耦合ANSYS Mechanical計算的結果,自動向變形區插入高質量的網格。流固耦合的模擬結果考慮了結構變形,所以能夠提供高精度的機油泄露流率,進而優化燃油泵的性能。

實用性提升

• 多相流——快速、精確的噴霧破碎和液滴分布

噴嘴設計人員需要模擬詳細的破碎機理,準確預測液滴尺寸分布和噴霧特性,以優化產品性能。噴嘴、噴射器、霧化器等設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過程,在燃燒系統中,還決定空氣——燃料混合物的均勻性。用常規方法計算液滴尺寸分布因計算量太大而面臨挑戰。

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

• 動網格——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管道的正常運行時間、優化預防維護計劃,需要可靠地預測管道受顆粒侵蝕的位置和程度。以前的靜態網格計算不能考慮由于顆粒侵蝕而引起的管道結構變形,預測精度偏低。

FLUENT的新技術用動網格自動地耦合顆粒侵蝕引起的結構變形,使模擬更充分地捕捉侵蝕引起的退化現象。

• 拉格朗日壁面成膜模型中添加了DPM材料質量分數選項。

用戶界面

• 目錄樹中增加了邊界域的顯示內容,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。

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

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

• FLUENT后處理功能優化,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。

求解性能和穩健性提升

• AMG求解器功能增強,標量方程可以使用守恒粗化選項(默認使用),也可以使用激進粗化選項。激進粗化方法可以優化較大尺寸組和多面體網格的計算,如果默認設置導致AMG發散,推薦使用激進粗化方法,但在提高收斂性的同時會有約5%-10%的性能損失。

• 默認的求解器設置顯著改進了穩健性,提高了對稱邊界的收斂性,提高了特定剪切流的計算精度,湍流的計算結果會有些許改變。

• 旋轉流域的瞬態模擬加速。

• 擴展了收斂性監測功能,除了求解收斂性監測外,還可以激活時間步收斂性監測。

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

求解器的網格功能增強

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

• 動網格功能加強,通過System Coupling進行流固耦合計算的流固交界面可以發生網格變形,接觸探測在穩態動網格Case中可用。

物理模型改進

• 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數的可變時間步長擴展到所有的多相流模型,支持隱式、顯式的體積分數格式,幫助控制多相流計算的啟動和不穩定性。

• 多孔介質中的多相流功能增強,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,多孔介質模型可以實現毛細管壓力的模擬。

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

• 反應流功能增強。FGM部分預混模型可以用自動網格細化方法生成PDF表格。Flamelets可以用并行生成,加速10倍以上。Chemkin-CFD求解器加速化學反應計算(動態自適應化學反應)。

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