汽车流体Powerflow--LBM介绍

2016-09-03 by:CAE仿真在线来源:互联网

大多数人并不知道Powerflow这个软件,tb上也找不到枪版。但该软件在汽车行业比较有名。其快速,准确,便捷的特点成为许多汽车公司仿真首选。Powerflow提供了流体,热,噪音分析和优化等功能。而开发公司Exa(http://www.exa.com/)按软件使用时间收费,说日进斗金一点也不过,是典型的埋头闷声发财的公司。

Powerflow的核心求解器采用了LBM算法(Lattice Boltzmann Method 格子波尔兹曼方法)。

在流体中的常用控制方程是 N-S方程,但在很多情况下该控制方程很难描述或者求解,比如复杂多相流系统,多空介质流体等,而从微观的分子动力学上建立的简化模型能解决这些问题。Boltzmann 方程可以简单的理解为N-S方程在微观水平的表达形式。其基本思想是划分网格,计算每一个网格节点上离子的状态(碰撞,迁移,速度,方向,分布,属性等),当然实际计算中要复杂的多。其实很多流体现象都可以用微观的分子动力学来表示,这也是格子波尔兹曼方法的理论基础。

使用LBM优点很多,最主要的原因还是精度和效率上优于其它CFD算法,而且适合使用大规模硬件集群进行HPC计算:

1. 数据预处理和网格生成效率高;

2. 方便支持并行数据分析,处理和评价;

3. 支持解决多相流的小液滴和气泡;

4. 支持解决复杂的几何形状和多孔介质;

5. 支持复杂,耦合流动与传热和化学反应;

目前使用LBM的开源软件有 Palabos,OpenLB:

http://www.palabos.org/

http://www.numhpc.org/openlb/

Palabos在windows下使用方法很简单:

1. 下载windows程序包:下载 palabos-v1.5r1.zip,解压;

2. 下载windows版的代码编辑器CodeBlocks,下载时选择 codeblocks-13.12mingw-setup版本以使用gcc编译,VS的编译器不支持;