單相流
關(guān)注創(chuàng)建者：仿真助手 創(chuàng)建時(shí)間：2020-02-29
單相流的視頻教程
Star-CCM+基于region的單相流仿真流程
針對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的排氣管，講解了采用star-ccm+軟件基于region的單相流仿真流程。主要內(nèi)容包括： （1）模型導(dǎo)入 （2）物理連續(xù)體設(shè)置 （3）網(wǎng)格連續(xù)體設(shè)置 （4）后處理設(shè)置 （5）參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)置 （6）計(jì)算設(shè)置 （7）后處理顯示 （8）計(jì)算 （9）收斂性問(wèn)題解決方法 （10）流動(dòng)均勻性查看
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Star-CCM+基于Part的單相流仿真流程
本課程以一管道流為例，講解采用star-CCM+軟件進(jìn)行建模、網(wǎng)格劃分、計(jì)算設(shè)置、計(jì)算以及后處理流程。本課程適合初學(xué)者。 主要內(nèi)容包括： 1. 3D-CAD建模 2. Part創(chuàng)建 3. Regions創(chuàng)建 4. 網(wǎng)格劃分 5. 物理模型選擇 6. 邊界條件設(shè)置 7. 計(jì)算終止設(shè)定 8. 后處理設(shè)置 9. 計(jì)算 10. 后處理
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單相流的實(shí)例教程
低速流動(dòng)的自由液面場(chǎng)景往往是可以采用單相流模型的，比如：車輛涉水分析，油箱晃動(dòng)，水渠流動(dòng)等。
在2021.2版本中nanoFuidX增加了一個(gè)新的Tartakovsky表面張力模型，改善了單相流的液滴仿真。
圖5 截面速度云圖及矢量圖分布
5.結(jié)論
本文利用國(guó)產(chǎn)自主仿真軟件PERA SIM Fluid對(duì)雙槳攪拌器內(nèi)的單相流場(chǎng)進(jìn)行了快速仿真分析，得到了當(dāng)前工藝參數(shù)下的槳葉扭矩和攪拌器內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)特性，為攪拌器設(shè)計(jì)（槳葉選型設(shè)計(jì)/擋板參數(shù)設(shè)計(jì)）及工藝參數(shù)優(yōu)化提供參考。
可以看出，作為一款自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)流體仿真軟件，PERA SIM Fluid在攪拌器單相流場(chǎng)計(jì)算過(guò)程中，能很好地完成幾何模型定義、網(wǎng)格劃分、材料定義、邊界設(shè)置、分析求解和結(jié)果查看全過(guò)程，仿真流程完善，收斂性好。
作者：安世亞太工程師 鄒劍峰
離散裂縫網(wǎng)絡(luò)中的單相流算例，歡迎交流！
單相射流泵內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算
1 實(shí)例說(shuō)明
如圖1所示的射流泵，包括動(dòng)力入口、吸入口與出口。已知泵動(dòng)力入口速度1.66m/s，吸入口速度0.49m/s，出口壓力0.042MPa，研究其內(nèi)部流場(chǎng)分布及泵效率。
圖1射流泵計(jì)算模型
2 計(jì)算網(wǎng)格
在workbench中構(gòu)建計(jì)算流程，采用ICEM CFD進(jìn)行網(wǎng)格劃分。計(jì)算流程如圖2所示。
圖2計(jì)算流程
網(wǎng)格劃分過(guò)程這里不詳細(xì)描述，建議使用ICEM CFD劃分全六面體網(wǎng)格。這里僅為演示，因此劃分四面體網(wǎng)格。劃分后的計(jì)算網(wǎng)格如圖3所示。
圖3生成計(jì)算網(wǎng)格
3 計(jì)算設(shè)置
FLUENT中的設(shè)置包括以下內(nèi)容，下面以圖形顯示各重要設(shè)置選項(xiàng)。
圖4采用壓力基求解
圖5采用Realizable K-E湍流模型
圖6添加工作介質(zhì)為water-liquid
圖7設(shè)置計(jì)算域中介質(zhì)為water-liquid
圖8設(shè)置動(dòng)力入口邊界條件為速度入口，設(shè)置速度1.66m/s
圖9設(shè)置吸入口速度0.49m/s
圖10設(shè)置出口邊界壓力0.042MPa
圖11壓力速度耦合采用Coupled算法
圖12初始化求解
圖13設(shè)置迭代500步
4 計(jì)算結(jié)果分析
4.1 各種物理量查看
圖 14速度云圖
圖 15壓力云圖
4.2 效率計(jì)算
定義射流泵效率計(jì)算方式：
式中，q3為吸入口流量，P2為出口壓力，P3為吸入口壓力， q1為動(dòng)力液入口流量，P1為動(dòng)力入口壓力。
圖 16質(zhì)量流量統(tǒng)計(jì)
查看各邊界質(zhì)量流量，如圖16可知，q1=3.24kg/s，q2=4.46kg/s，q3=1.227kg/s。
展開(kāi) 可根據(jù)計(jì)算的兩相流動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)切換所采用的兩相流模型，適用的多相流典型形態(tài)包括界面流、離散相以及混合流，在實(shí)際多相流問(wèn)題中，這三種多相流問(wèn)題存在空間和時(shí)間上變化的可能，軟件根據(jù)兩相之間的存在狀態(tài)可以自動(dòng)采用不同的多相流模型，提升計(jì)算準(zhǔn)確性。
利用高精度的界面捕捉技術(shù)進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，可以計(jì)算不同毛細(xì)數(shù)(capillary number)對(duì)微通道內(nèi)氣泡形狀的影響，以及計(jì)算由于表面張力的不同引起質(zhì)量移動(dòng)的馬蘭戈尼效應(yīng)。
3. 成果及效益
通過(guò)使用軟件對(duì)環(huán)路熱管進(jìn)行相變換熱仿真，其蒸發(fā)器和冷凝器的溫度變化與試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)一致，其中蒸發(fā)器的壁溫與試驗(yàn)值偏差基本控制在1.5℃以內(nèi)。同時(shí)，針對(duì)熱管內(nèi)部的微小通道結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)測(cè)量難度大、測(cè)試設(shè)備成本高等問(wèn)題，通過(guò)相變的仿真計(jì)算，可以高精度模擬毛細(xì)力現(xiàn)象、蒸發(fā)器的液體沸騰換熱現(xiàn)象以及冷凝器的高溫蒸汽冷凝現(xiàn)象，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)氣液兩相的體積分?jǐn)?shù)、介質(zhì)以及壁面的溫度。
此外，通過(guò)仿真手段，有效的減少熱管設(shè)計(jì)前期的部件和整體試驗(yàn)次數(shù)，研發(fā)周期縮短2/3，整體的人力成本和試驗(yàn)設(shè)備成本減少一半以上。
通過(guò)一段時(shí)間的使用，客戶給予了積極的反饋：“軟件可自動(dòng)生成笛卡爾網(wǎng)格，比Fluent等軟件節(jié)約一半以上的時(shí)間；同時(shí)，具備多種蒸發(fā)和冷凝等相變算法，能夠運(yùn)用在不同的場(chǎng)景；軟件還可以針對(duì)不同的材料，進(jìn)行多孔介質(zhì)和毛細(xì)力計(jì)算，這點(diǎn)優(yōu)于同類軟件；軟件能夠較為逼真的復(fù)現(xiàn)熱管相變冷卻的整個(gè)流程和現(xiàn)象，達(dá)到國(guó)際主流cfd軟件的計(jì)算精度?！?方案總結(jié)
本軟件可以對(duì)流體回路的部件及換熱器等進(jìn)行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計(jì)算，提取所仿真的物理現(xiàn)象及趨勢(shì)，并與理論計(jì)算比較驗(yàn)證。以用戶提供的某型熱管物理參數(shù)為輸入，可以仿真計(jì)算該型熱管隨著功率變化的瞬態(tài)溫度變化趨勢(shì)，仿真獲得的結(jié)果與用戶提供的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，趨勢(shì)一致。
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單相流的最新內(nèi)容
多相流模型|DPM01基礎(chǔ)知識(shí)9個(gè)月前
DPM的物理模型
跟單相流一樣，連續(xù)相通過(guò)歐拉模型建模。拉格朗日模型用于追蹤顆粒相，并基于網(wǎng)格中流動(dòng)的變量（速度 、密度等）調(diào)整顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。
反過(guò)來(lái)，顆粒相也可以通過(guò)源項(xiàng)調(diào)整動(dòng)量、溫度、組分等，影響連續(xù)相的流動(dòng)。包括顆粒/液滴的蒸發(fā)。
計(jì)算中，顆粒被當(dāng)移動(dòng)的點(diǎn)質(zhì)量，受到周圍流動(dòng)、重力及其他顆粒引起的作用力。
然而，傳統(tǒng)的單相流模擬方法顯然無(wú)法滿足多相流問(wèn)題的需求，因?yàn)槎嘞嗔魃婕暗讲煌嘀g的復(fù)雜界面相互作用、相間傳熱傳質(zhì)以及拓?fù)渥兓痊F(xiàn)象。幸運(yùn)的是，Level-set方法作為一種有效的界面捕捉技術(shù)，為多相流的數(shù)值模擬提供了一種有力的工具，而上海積鼎信息科技有限公司自主研發(fā)的VirtualFlow軟件，正是基于這種先進(jìn)方法的專業(yè)多相流仿真軟件。
模型驗(yàn)證與通用性：VirtualFlow 的湍流模型、多相流以及相變模型經(jīng)過(guò)上百個(gè)實(shí)際場(chǎng)景的嚴(yán)格驗(yàn)證，求解精度與國(guó)際一流軟件相當(dāng)，能夠滿足電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域各種復(fù)雜工況下的單相流、多相流仿真需求，為不同類型電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了有力工具。
4. 定制化開(kāi)發(fā)能力：作為擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)軟件，VirtualFlow 具備強(qiáng)大的定制化開(kāi)發(fā)能力。
GPU設(shè)備識(shí)別與選擇
應(yīng)用領(lǐng)域
LMFD2.0適用于處理包括單相流、氣液兩相、氣固兩相以及氣液固三相等復(fù)雜多相流問(wèn)題，廣泛應(yīng)用于化工、能源、環(huán)境等領(lǐng)域的科研和工程項(xiàng)目。其高效的計(jì)算能力和靈活的模型設(shè)置，使其成為多相流數(shù)值模擬的理想工具。
軟件案例界面
結(jié)語(yǔ)
LMFD2.0的發(fā)布為多相流數(shù)值模擬技術(shù)帶來(lái)了顯著的進(jìn)步。
軟件可以對(duì)流體回路的部件及換熱器等進(jìn)行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計(jì)算，提取所仿真的物理現(xiàn)象及趨勢(shì)，并能與理論計(jì)算比較驗(yàn)證。
2. 解決方案及優(yōu)勢(shì)
主要算法和計(jì)算流程
軟件具備在含有不凝性氣體的工質(zhì)中計(jì)算蒸發(fā)及冷凝相變的能力，適用于蒸發(fā)器、冷凝器等存在不凝性氣體的設(shè)備的相變計(jì)算。
可以看出，作為一款自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)流體仿真軟件，PERA SIM Fluid在攪拌器單相流場(chǎng)計(jì)算過(guò)程中，能很好地完成幾何模型定義、網(wǎng)格劃分、材料定義、邊界設(shè)置、分析求解和結(jié)果查看全過(guò)程，仿真流程完善，收斂性好。
作者：安世亞太工程師 鄒劍峰
</li></ul><p><br></p><p><strong>國(guó)產(chǎn)自主流體仿真軟件CFDPro</strong></p><p>CFDPro為基于有限體積法求解單相流/多相流NS方程的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件，采用Level Set界面追蹤方法、具備領(lǐng)先的湍流模型、豐富的相變模型，配置燃燒模型和反應(yīng)機(jī)理接口，更加適用于工程計(jì)算模擬，滿足航空、航天、船舶、兵器、能源等領(lǐng)域的流體仿真分析。
國(guó)產(chǎn)自主流體仿真軟件CFDPro
CFDPro為基于有限體積法求解單相流/多相流NS方程的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件，采用Level Set界面追蹤方法、具備領(lǐng)先的湍流模型、豐富的相變模型，配置燃燒模型和反應(yīng)機(jī)理接口，更加適用于工程計(jì)算模擬，滿足航空航天、船舶、兵器、能源、電子等領(lǐng)域的流體仿真分析。
利用WAVE霧化模型進(jìn)行橫風(fēng)霧化的仿真效果
國(guó)產(chǎn)自主流體仿真軟件CFDPro
CFDPro為基于有限體積法求解單相流/多相流NS方程的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件，采用Level Set界面追蹤方法、具備領(lǐng)先的湍流模型、豐富的相變模型，配置燃燒模型和反應(yīng)機(jī)理接口，更加適用于復(fù)雜的工程計(jì)算模擬分析。
重力塔中的液滴過(guò)程
國(guó)產(chǎn)自主流體仿真軟件CFDPro
CFDPro為基于有限體積法求解單相流/多相流NS方程的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件，采用Level Set界面追蹤方法、具備領(lǐng)先的湍流模型、豐富的相變模型，配置燃燒模型和反應(yīng)機(jī)理接口，更加適用于復(fù)雜的工程計(jì)算模擬分析。
