ANSYS 19.0 | 流体新功能亮点

2018-02-12  by:CAE仿真在线  来源:互联网

利用ANSYS 19.0,每个工程师都能实现更好、更精确的计算流体动力学(CFD)模拟。工程师将从自动化、生产力和工作流程的持续改进中获益匪浅。此外,Ansys 19.0提供新的特性和功能,使工程师能够以前所未有的精度和效率解决CFD问题,特别是用现有方法求解困难或耗时过长的难题。

ANSYS 19.0还引入了ANSYS Chemkin Enterprise,用独立的license实现快速、精确的燃烧化学反应流模拟。

EnSight加入ANSYS家族,为ANSYS及其他仿真工具提供了最好的后处理和可视化功能。

燃烧和化学反应——更新、更快、更精确

ANSYS Chemkin Enterprise将快速、精确模拟燃烧和化学反应流的工具绑定到独立的license。这一软件包集成了详细燃料模型与高级细节燃烧模拟软件,帮助工程师高效地提升设备性能和燃烧效率。

前所未有的后处理技术——EnSight

用新版EnSight分析,可视化并沟通仿真结果。EnSight能为ANSYS和其他仿真工具提供最好的后处理和可视化功能,并可以联合多个工程模拟数据及其他来源的数据,实现对复杂系统和过程的探索和解释。

流固耦合——精确考虑结构变形引起的狭缝渗流

汽车工程师需要最小化机油泄露以减少排放。现代设计的高压工作环境可能使材料发生变形,拓宽柱塞和气缸壁之间的缝隙,导致不必要的泄露。狭缝的流固耦合面临挑战,精确仿真面临难题。

FLUENT的新技术可以根据耦合ANSYS Mechanical计算的结果,自动向变形区插入高质量的网格。流固耦合的模拟结果考虑了结构变形,所以能够提供高精度的机油泄露流率,进而优化燃油泵的性能。

实用性提升

• 多相流——快速、精确的喷雾破碎和液滴分布

喷嘴设计人员需要模拟详细的破碎机理,准确预测液滴尺寸分布和喷雾特性,以优化产品性能。喷嘴、喷射器、雾化器等设备喷出的液体不断分散,最终形成微小的液滴。最终的液滴尺寸分布控制着蒸发过程,在燃烧系统中,还决定空气——燃料混合物的均匀性。用常规方法计算液滴尺寸分布因计算量太大而面临挑战。

ANSYS FLUENT的新功能大大降低了这一问题的计算量。FLUENT利用体积分数法直接追踪导致过度区及液滴形成的界面不稳定性和表面张力效应。然后再用更快、更高效的Lagrangian框架跟踪液滴轨迹。

• 动网格——完全捕捉颗粒侵蚀对管道的破坏作用

工程师为了最大限度地延长颗粒输运管道的正常运行时间、优化预防维护计划,需要可靠地预测管道受颗粒侵蚀的位置和程度。以前的静态网格计算不能考虑由于颗粒侵蚀而引起的管道结构变形,预测精度偏低。

FLUENT的新技术用动网格自动地耦合颗粒侵蚀引起的结构变形,使模拟更充分地捕捉侵蚀引起的退化现象。

• 拉格朗日壁面成膜模型中添加了DPM材料质量分数选项。

用户界面

• 目录树中增加了边界域的显示内容,用户可以清晰地看到同一边界类型的所有边界信息,可以同时选中多个边界域进行显示、合并、修改类型等操作。

• 增加了目录树的过滤功能,对于边界域众多的大型计算操作更加便利。

• 增加了用户喜好设置,用File->Preferences可以存储用户喜欢的界面,也可以在.fluent文件中设置喜欢的图形界面窗口颜色、鼠标功能等。

• 远程提交计算的方式支持客户端的实时监控及可视化,残差、监测、云图、矢量图及控制台的输出信息可以根据求解情况自动更新并显示在客户端,支持多个远程连接。

• FLUENT后处理功能优化,等值面的提取加速。测试的Case中,每个时间步输出Q等值面,用时比旧版本减少10%,同时加速了流线图和矢量图的渲染。

求解性能和稳健性提升

• AMG求解器功能增强,标量方程可以使用守恒粗化选项(默认使用),也可以使用激进粗化选项。激进粗化方法可以优化较大尺寸组和多面体网格的计算,如果默认设置导致AMG发散,推荐使用激进粗化方法,但在提高收敛性的同时会有约5%-10%的性能损失。

• 默认的求解器设置显著改进了稳健性,提高了对称边界的收敛性,提高了特定剪切流的计算精度,湍流的计算结果会有些许改变。

• 旋转流域的瞬态模拟加速。

• 扩展了收敛性监测功能,除了求解收敛性监测外,还可以激活时间步收敛性监测。

• 提高了共轭传热(CHT)问题的并行效率,并行计算重新分区时默认使用基于模型权重的分区方法实现荷载平衡,CHT Cases可受益于此。

求解器的网格功能增强

• 嵌套网格(Overset Mesh)功能加强,改进了嵌套网格的功能和稳健性,可与MRF、UDS、Mixture多相流(non-granular)、气蚀及蒸发冷凝模型(VOF and Mixture)兼容。组件网格可以相互嵌套,只有组件域也可以形成交界面。

• 动网格功能加强,通过System Coupling进行流固耦合计算的流固交界面可以发生网格变形,接触探测在稳态动网格Case中可用。

物理模型改进

• Mixture多相流模型增加了可以生成尖锐的或模糊的相间交界面离散格式,包括Compressive/HRIC格式。并增加了界面模拟选项: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变的时间步长,基于Courant数的可变时间步长扩展到所有的多相流模型,支持隐式、显式的体积分数格式,帮助控制多相流计算的启动和不稳定性。

• 多孔介质中的多相流功能增强,可以修正相对渗透率以保证残余饱和度保持正确的值。例如在油田产油过程中,油和水的饱和度随时间而变化,所以有效渗透率也随之而变。另外,多孔介质模型可以实现毛细管压力的模拟。

• DPM模型的计算方法加强,性能和兼容性均有所改进。测试的案例中,用4608个核比旧版本加速1.5倍。

• 反应流功能增强。FGM部分预混模型可以用自动网格细化方法生成PDF表格。Flamelets可以用并行生成,加速10倍以上。Chemkin-CFD求解器加速化学反应计算(动态自适应化学反应)。

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