單相流的案例
CFD專欄丨nanoFluidX 單相流和兩相流模型如何選擇？
低速流動的自由液面場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，水渠流動等。
在2021.2版本中nanoFuidX增加了一個新的Tartakovsky表面張力模型，改善了單相流的液滴仿真。
基于PERA SIM Fluid攪拌器單相流場仿真分析
圖5 截面速度云圖及矢量圖分布
5.結論
本文利用國產自主仿真軟件PERA SIM Fluid對雙槳攪拌器內的單相流場進行了快速仿真分析，得到了當前工藝參數下的槳葉扭矩和攪拌器內的流場結構特性，為攪拌器設計（槳葉選型設計/擋板參數設計）及工藝參數優化提供參考。
可以看出，作為一款自主研發的國產流體仿真軟件，PERA SIM Fluid在攪拌器單相流場計算過程中，能很好地完成幾何模型定義、網格劃分、材料定義、邊界設置、分析求解和結果查看全過程，仿真流程完善，收斂性好。
作者：安世亞太工程師 鄒劍峰
離散裂縫網絡中的單相流計算 ￥150
離散裂縫網絡中的單相流算例，歡迎交流！
【年終系列實例EX7】單相射流泵內部流場數值模擬計算
單相射流泵內部流場數值模擬計算
1 實例說明
如圖1所示的射流泵，包括動力入口、吸入口與出口。已知泵動力入口速度1.66m/s，吸入口速度0.49m/s，出口壓力0.042MPa，研究其內部流場分布及泵效率。
圖1射流泵計算模型
2 計算網格
在workbench中構建計算流程，采用ICEM CFD進行網格劃分。計算流程如圖2所示。
圖2計算流程
網格劃分過程這里不詳細描述，建議使用ICEM CFD劃分全六面體網格。這里僅為演示，因此劃分四面體網格。劃分后的計算網格如圖3所示。
圖3生成計算網格
3 計算設置
FLUENT中的設置包括以下內容，下面以圖形顯示各重要設置選項。
圖4采用壓力基求解
圖5采用Realizable K-E湍流模型
圖6添加工作介質為water-liquid
圖7設置計算域中介質為water-liquid
圖8設置動力入口邊界條件為速度入口，設置速度1.66m/s
圖9設置吸入口速度0.49m/s
圖10設置出口邊界壓力0.042MPa
圖11壓力速度耦合采用Coupled算法
圖12初始化求解
圖13設置迭代500步
4 計算結果分析
4.1 各種物理量查看
圖 14速度云圖
圖 15壓力云圖
4.2 效率計算
定義射流泵效率計算方式：
式中，q3為吸入口流量，P2為出口壓力，P3為吸入口壓力， q1為動力液入口流量，P1為動力入口壓力。
圖 16質量流量統計
查看各邊界質量流量，如圖16可知，q1=3.24kg/s，q2=4.46kg/s，q3=1.227kg/s。
展開 
積鼎 VirtualFlow 案例 | 環路熱管相變換熱模擬，實現微通道氣液兩相、單相及流固耦合仿真計算
可根據計算的兩相流動狀態自動切換所采用的兩相流模型，適用的多相流典型形態包括界面流、離散相以及混合流，在實際多相流問題中，這三種多相流問題存在空間和時間上變化的可能，軟件根據兩相之間的存在狀態可以自動采用不同的多相流模型，提升計算準確性。
利用高精度的界面捕捉技術進行數值仿真計算，可以計算不同毛細數(capillary number)對微通道內氣泡形狀的影響，以及計算由于表面張力的不同引起質量移動的馬蘭戈尼效應。
3. 成果及效益
通過使用軟件對環路熱管進行相變換熱仿真，其蒸發器和冷凝器的溫度變化與試驗結果趨勢一致，其中蒸發器的壁溫與試驗值偏差基本控制在1.5℃以內。同時，針對熱管內部的微小通道結構，試驗測量難度大、測試設備成本高等問題，通過相變的仿真計算，可以高精度模擬毛細力現象、蒸發器的液體沸騰換熱現象以及冷凝器的高溫蒸汽冷凝現象，準確預測氣液兩相的體積分數、介質以及壁面的溫度。
此外，通過仿真手段，有效的減少熱管設計前期的部件和整體試驗次數，研發周期縮短2/3，整體的人力成本和試驗設備成本減少一半以上。
通過一段時間的使用，客戶給予了積極的反饋：“軟件可自動生成笛卡爾網格，比Fluent等軟件節約一半以上的時間；同時，具備多種蒸發和冷凝等相變算法，能夠運用在不同的場景；軟件還可以針對不同的材料，進行多孔介質和毛細力計算，這點優于同類軟件；軟件能夠較為逼真的復現熱管相變冷卻的整個流程和現象，達到國際主流cfd軟件的計算精度。”
方案總結
本軟件可以對流體回路的部件及換熱器等進行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計算，提取所仿真的物理現象及趨勢，并與理論計算比較驗證。以用戶提供的某型熱管物理參數為輸入，可以仿真計算該型熱管隨著功率變化的瞬態溫度變化趨勢，仿真獲得的結果與用戶提供的實驗結果相比較，趨勢一致。
展開 FLUENT精典案例#337#295#134-攪拌器仿真ICEM網格版
主要參數：單相流，流體為水；上、下槳轉速均為1000rpm。
02
網格情況
ICEM非結構網格。
03
主要仿真設置
單相流，標準k-ε湍流模型; 多參考坐標系模型（MRF）; 先使用穩態計算，計算一定步數后使用瞬態計算。具體設置方式可以參考之前的推送《FLUENT仿真案例-兩相混合攪拌器仿真》，不使用多相流模型，其它設置接近，這里不重復。
Simdroid功能 多物理場仿真APP軟件 衡祖仿真
一、仿真開發環境
二、CAD建模功能
三、支持標準CAD格式文件的導入
四、完善的2D、3D全參數化建模功能
五、求解分析功能
1、流體力學模塊支持穩態單相流、瞬態單相流、瞬態多相流和凝固過程分析，具備多重坐標系旋轉流場模擬功能；
2、固體力學模塊支持通用靜力、模態和屈曲分析，支持接觸非線性、幾何非線性和材料非線性計算；
3、電動力學模塊支持靜電場、靜磁場、時諧磁場、瞬態磁場和場路耦合分析；
4、熱力學模塊包含傳導、對流兩種熱傳遞方式，支持穩態和瞬態場分析。
六、網格剖分功能
1、具備梁單元、三角形單元、四邊形單元、四面體單元以及任意多面體單元的剖分功能；
2、完善的網格控制功能，支持網格自適應和局部加密。
七、后處理功能
1、支持顯示動畫、切片等；
2、數據提取和統計功能；
3、具備云圖、矢量圖、等值線圖和流線圖等可視化功能；
4、支持繪制曲線圖、直方圖等；
5、具備報告輸出功能。
八、APP開發功能
1、采用圖形交互式開發環境，內置豐富的界面控件；
2、開發者通過簡單的鼠標拖拽即可便捷開發仿真APP。
九、本地APP
1、本地APP管理器具備仿真APP的管理和調用功能；
2、用戶可在其中查看仿真APP的詳細信息，添加、刪除和運行仿真APP。
十、APP商店
1、具備完善的交易機制，提供付費仿真APP的在線授權和離線授權功能；
2、支持在瀏覽器中遠程調用仿真APP并查看計算結果；
3、APP商店提供仿真APP的加密、上傳和下載功能。
Simdroid具備完善的圖形交互式仿真開發環境，仿真APP開發工程師通過簡單的鼠標拖拽即可便捷開發仿真APP，實現了仿真技術的定制化、輕量化和自動化，大幅降低了仿真APP的開發門檻。
展開 CFDPro發動機燃燒仿真 | 實現航空航天發動機內部燃燒過程仿真
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</div><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<hr>
</div><p><br></p><p><strong>國產自主流體仿真軟件CFDPro</strong></p><p>CFDPro為基于有限體積法求解單相流/多相流NS方程的計算流體動力學仿真軟件，采用Level Set界面追蹤方法、具備領先的湍流模型、豐富的相變模型，配置燃燒模型和反應機理接口，更加適用于工程計算模擬，滿足航空航天、船舶、兵器、能源、電子等領域的流體仿真分析。</p>
展開 近場動力學開源程序代碼 ￥50
研究范圍擴展至力、電、熱、流等多物理場問題分析及其耦合分析，如：熱擴散、水力劈裂、多孔介質中的中單相流、非飽和土體中的滲流問題等；研究的材料和結構已涉及金屬、混凝土、多種復合材料和層合板結構、玻璃、顆粒材料、木材、納米纖維結構等
百度網盤鏈接：鏈接:https://pan.baidu.com/s/1QrGuB2P-CK9FjsjPi32d-A
內涵：PD近場動力學原版電子書籍，章節例子中附有開源代碼
結合自己的研究方向在此基礎上開發代碼
噴嘴不同噴霧方式及其應用與噴嘴排布
霧化原理主要可以分為以下幾類：（1）單相流霧化原理，（2）多相流霧化原理，（3）利用聲、電、機械能的霧化原理。
? 單相流霧化：霧化能量來源于液體本身的壓力能。如壓力霧化噴嘴和機械旋轉霧化噴嘴。
? 兩相流霧化：兩相流霧化有以下幾類：
–低壓鼓風霧化，利用大量而低速的氣體來實現霧化 ；
–氣體輔助霧化，利用少量而高速的氣體來實現霧化。
–氣泡霧化，在混合腔壓力下，氣體以氣泡的形式存在于液體之中，經噴口噴出時壓力突然降低，氣泡突然膨脹，使液體得到霧化。
? 其它能量來源的霧化：它們包括機械旋轉霧化，靜電霧化和超聲波霧化、哨聲霧化等。
在催化裂化過程中由于處理量大且原料油粘度較大，使用的均為兩相流霧化噴嘴。
2、液滴破碎形式
液體破碎的形式可大致可分為三類：即液滴的破碎、液柱的破碎和液膜的破碎。不論是單相流霧化還是多相流霧化，在同一霧化過程中這三種破碎類型往往同時存在，只不過在多相流霧化過程中，這些現象得到了強化。
3、霧化性能指標
?霧化粒徑 常用的有SMD粒徑
?霧化角
?液霧分布的均勻性
出口噴霧線速
兩相流霧化噴嘴
兩相流霧化噴嘴可分為內混式、外混式氣體輔助霧化和氣泡霧化。氣體輔助霧化能有效利用高速氣體的能量，因而具有霧化效果好，單噴嘴可以有較大處理量，是一種非常有潛力的噴嘴形式。當然，此種結構中需要額外的氣（汽）源。
? 內混式氣體輔助霧化：氣體和液體在離開噴嘴之前首先在噴嘴的內部進行混合，然后經過噴口噴出；
?外混式氣體輔助霧化：高速運動的氣流在噴嘴的出口處或出口處之外與液體相接觸并產生作用；
?氣泡霧化：氣泡霧化是利用氣體在液相中產生氣泡，氣泡在噴口爆破將液滴再次破碎。
新型噴嘴采用的霧化原理：新型噴嘴的工作過程基于內混式霧化原理和氣泡霧化原理。
展開 Ansys Fluent軟件
Fluent以其先進的物理模型而著稱，其中包括湍流模型、單相流和多相流、燃燒、電池模型以及流固耦合等。它還以其高效的HPC擴展性而著稱，大規模分析可以讓Fluent在CPU或GPU上的多個處理器上輕松地求解。
在Fluent計算后，可以通過選擇“文件-導出-求解數據”導出數據。Fluent允許用戶將數據導出到Mechanical APDL輸入，ASCII、ACS、CDAT、CGNS、CFF、EnSight Case Gold以及許多其他格式等。為了在瞬態計算過程中導出數據，您必須合理設置案例，以便在計算過程中導出求解數據和粒子歷史數據。
產品特性
在高效、可定制的工作空間中探索業界領先的流體仿真工具。
1.順暢的工作流程
2.電池模型
3.電機冷卻
4.湍流建模
5.多相流
6.燃燒模型
Ansys Fluent有兩個用于網格劃分C的向導式工作流程，密閉幾何網格劃分流程和容錯幾何網格劃分流程。這兩個工作流程都通過基于任務步驟的流程以及良好的用戶交互來加速網格劃分進程，其不僅提供默認的選擇和選項，而且還具備靈活拓展的特性。
密閉幾何網格劃分流程適用于干凈CAD幾何模型，其特征無需進?太多的清理和修改。
容錯幾何網格劃分流程適用于更復雜的存在缺陷的CAD幾何模型，這些幾何結構可能需進?一些清理和修改（如重疊、交叉、孔洞、重復面等缺陷）。
咨詢與訂購方式
聯系人：光研科技南京有限公司徐保平
手機號：15051861513
微信號：13627124798
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多相流模型|DPM01基礎知識
DPM的物理模型
跟單相流一樣，連續相通過歐拉模型建模。拉格朗日模型用于追蹤顆粒相，并基于網格中流動的變量（速度 、密度等）調整顆粒的運動軌跡。
反過來，顆粒相也可以通過源項調整動量、溫度、組分等，影響連續相的流動。包括顆粒/液滴的蒸發。
計算中，顆粒被當移動的點質量，受到周圍流動、重力及其他顆粒引起的作用力。每個顆粒表征一個真實的顆粒或一組真實的顆粒群（取決于具體的應用）。
一般要求第二相的體積分數小于10%，才能夠使用DPM模型，且網格尺寸要大于顆粒直徑。由于未考慮顆粒體積變化及顆粒之間碰撞影響，因此會降低部分精度。
DPM模型的應用
以下是DPM模型常見的應用場景：
噴霧模擬：比如噴霧干燥和噴漆、噴油器特性；
顆粒追蹤：追蹤流動中顆粒的運動，例如沉積物運移、芯片中微管道顆粒運動，污染物擴散或者粉塵擴散等。
燃燒模擬：對燃料固體顆粒或者油滴建模。
Stokes數
Stokes數是流體力學中描述顆粒與流體相互作用的核心參數，其定義為顆粒弛豫時間與流體特征時間的比值：
中為顆粒弛豫時間（反映顆粒速度衰減至流體速度所需時間），
為流體特征時間（與流動的時空尺度相關），與系統的特征長度及特征速度有關，.
當遠小于1時，顆粒可以緊跟著流體運動，此時，采用DPM、Mixture或歐拉都可以，取決于其他參數。
當大于1時，顆粒獨立于流體運動，DPM或者歐拉模型二選一。
當約等于1時，三種模型同樣都適用。
展開 高性能格子多相流仿真軟件LMFD2. 0發布，實現集“求解器-前/后處理”于一體的大規模數值模擬
埋管流化床模擬仿真實時運行界面
埋管流化床模擬展示視頻（視頻經加速處理）
用戶友好的界面：LMFD2.0擁有完整且用戶友好的求解模型與參數設置界面，用戶可以通過直觀的圖形界面輕松設置和調整模擬參數，降低了使用門檻。
參數設置界面
廣泛的硬件支持：支持筆記本和工作站的獨立顯卡識別與選擇，充分利用GPU計算資源，實現大規模問題的高效計算。無論是在個人電腦還是高性能計算平臺上，LMFD2.0都能提供卓越的計算性能。
GPU設備識別與選擇
應用領域
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雜多相流問題，廣泛應用于化工、能源、環境等領域的科研和工程項目。其高效的計算能力和靈活的模型設置，使其成為多相流數值模擬的理想工具。
軟件案例界面
結語
LMFD2.0的發布為多相流數值模擬技術帶來了顯著的進步。憑借其強大的功能和用戶友好的設計，LMFD2.0將為科研人員和工程師提供更加高效和便捷的模擬工具，助力多相流研究和工程應用的深入發展。
展開 積鼎CFD發動機燃燒仿真，實現航空航天發動機內部燃燒過程的流體仿真
國產自主流體仿真軟件CFDPro
CFDPro為基于有限體積法求解單相流/多相流NS方程的計算流體動力學仿真軟件，采用Level Set界面追蹤方法、具備領先的湍流模型、豐富的相變模型，配置燃燒模型和反應機理接口，更加適用于工程計算模擬，滿足航空、航天、船舶、兵器、能源等領域的流體仿真分析。
專業的發動機燃燒模塊
CFDPro涵蓋了9大專業模塊。其中，CombustionPro為專業的發動機燃燒模擬模塊,可用于航空發動機、液體及固體發動機內部過程全流程模擬，可分析噴注器內流動、霧化特性、燃燒室燃燒、液膜冷卻與固體燃料燃面退移等問題，幫助客戶理解整個發動機內部過程。CombustionPro是基于實際發動機設計邏輯而集成，降低了工程師使用門檔,提升了仿真效率。
功能特點
燃燒模型:提供包括反應動力學、氣相湍流燃燒模型、EDC/EDM模型在內的多種燃燒模型,兼具仿真精度與工程適用性:燃燒模型預留接口，便于新模型的植入。液膜模塊:具備壁面液膜流動換熱模塊,可分析燃料射流對燃燒室高溫壁面的冷卻效果。
典型應用領域
湍流燃燒全過程仿真:CFDPro實現冷態、流動、點火、燃燒全過程的仿真分析;提供Cantera數據接口以復雜化學動力學計算。同時，可提供定制化解決方案，如低馬赫數大渦模擬、超大渦模擬等。
霧化與蒸發：CFDPro采用Level Set界面追蹤方法，具有連續、可導特性，適合處理界面劇烈變形、破碎、聚并等問題；Level Set方法不做界面重構，界面真實性高且計算量少。
上海積鼎信息科技有限公司（簡稱：積鼎科技）成立于2008年，是專注于自主知識產權的CFD軟件研發及技術服務的國家級高新技術企業，致力于打造好用、易用的國產流體仿真軟件。
展開 347-CFX離心風機仿真WORKBENCH19.2-DM-MESHING-CFX-POST
04
基本結果
05
使用軟件
使用WORKBENCH19.2中的CFX對離心風機作流場仿真的操作，內含DM抽取流體域處理（無建模過程，風機模型為外部導入）、MESHING網格劃分、CFX流體仿真設置及CFD-POST基本出圖。
單相流（空氣），Frozen Rotor“凍結轉子法”。
