XFlow的案例
XFlow 無網格流體動力學模擬軟件
和大多數僅支持雷諾平均N-S分析的程序相比，XFlow耗費的計算時長近似。
統一的壁面模型
XFlow 用統一的非平衡壁面函數來模擬邊界層，適用于大多數情況。這意味著用戶無需在不同模型中選擇不同的壁面條件。
高級分析能力
XFlow其他功能：
§ 熱分析
§ 多孔介質流動
§ 非牛頓流體
§ 共軛傳熱
§ 復雜邊界條件，包含風扇模型以及多孔介質邊界
軟件環境
前處理器、求解器、后處理器保持在統一的運行環境中
XFlow為用戶提供了一個獨特和新穎的界面和工作環境。前處理器、求解器、后處理器完全集成在同一個用戶界面。可以通過移動工作窗口以及選項來配置用戶界面布局。
·前處理
基于粒子的方法，XFlow的算法降低了對CAD模型的要求，比如對外部空氣動力學，一旦定義了一個連續的流體體積，軟件并不關心移動或交叉的表面。因此，幾何模型的復雜性不是XFlow的限制因素。
·后處理
XFlow的圖形后處理能力使得求解結果交互可視化，并即使在計算運行過程中也能進行數值分析。通過導出到第三方應用程序比如ParaView和EnSight Gold，可以做更多樣的結果后處理。
近似線性的可擴展性能
·DMP
XFlow也完美地集成到您的HPC環境中，它為最苛刻的計算提供更廣范圍的可能性。XFlow分布式求解器即使對大規模模型也能有效計算。
·SMP
XFlow即使在標準的臺式PC上也能快速、高效、方便的運行。XFlow具有近似線性可擴展性，可完全實現多核技術的并行計算。
仿真流程
XFlow 大幅度減少前期準備和初期模型離散時間。XFlow會自動優化您的計算機性能以及計算時間間的平衡。
展開 MSC憑借XFlow軟件進軍計算流體動力學（CFD）市場
MSC憑借XFlow軟件進軍計算流體動力學（CFD）市場
為全球制造商帶來最為尖端的CFD軟件
（2011年6月16日，中國北京）能夠加速產品革新的多學科仿真模擬技術的領導者MSC 軟件公司今天宣布，與Next Limit科技公司建立戰略合作伙伴關系，借助XFlow這一代表最新計算流體動力學（CFD）發展水平的軟件，為客戶提供完整的仿真解決方案。
XFlow是一款強大的軟件，使用具有專利的基于粒子、完整拉格朗日函數，能夠在工程、設計、科學和建筑領域簡單的處理傳統的復雜計算流體動力學（CFD）問題。XFlow具有仿真模擬氣體和液體流動、熱量和質量轉移、移動體、多相物理學、聲學和流體結構作用的能力。
工程師和分析人員需要對復雜流動反應進行快速反饋，為此XFlow經過開發，使計算流體動力學（CFD）分析能夠以一種易懂的、直接的方法實現復雜建模，使算法參數存在的數量最小化，避免傳統的大量消耗時間的匹配式處理方式。
重要特點包括：
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無網格方法 XFlow中的無網絡方法是基于粒子和具有完整拉格朗日函數的方法，這意味著將不再需要對經典的流體區域劃分網格，同時表面復雜性不再是一種限制因素。XFlow能夠解決運動的物體和可變形部分，能夠適應低質量的輸入幾何。
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基于粒子動力式解算器 XFlow以一種全新的、基于粒子的動力算法為特征，對波爾茲曼方程和可壓縮的納維－斯托克斯方程進行求解。該解算器的特點是具有現代化的大渦模擬（LES）建模能力，以及具有高級非平衡隔離型模型。
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高級建模能力 XFlow能夠處理大規模復雜模型，并且結合移動部分、強制或關聯運動或接觸建模過程，極大地簡化分析結構。
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高級分析能力 XFlow的求解器還支持熱分析，熱交換，輻射，跨音速和超音速流動，在多孔介質中流動，非牛頓流，離散相模型和復雜邊界條件，如多孔介質中跳動或風扇類模型。
展開 XFlow與Abaqus協同仿真吹氣球
之前CAE從業者提到XFlow2020x在與Abaqus2019聯合協同仿真的時候會遇到一些問題，但這些問題主要是版本升級時的環境變量發生變化導致的，不存在本質性的困難。在協同仿真環境建立的過程中，最好把最新的Abaqus的協同環境文件拷貝到XFlow的安裝目錄中，替換原有的協同環境文件。
XFlow與Abaqus協同仿真的時候，不同版本之間的支持關系如下圖所示。目前XFlow的各個版本均不支持Abaqus R2020x，所以想用最新版的Abaqus來實現和XFlow的協同仿真的小伙伴們，可以暫時放棄這個想法了。
言歸正傳。今天的主題是用XFlow與Abaqus聯合仿真氣球充氣膨脹的過程。氣球一般使用橡膠材料制作而成，厚度非常薄，所以在進行充氣時，氣球會迅速膨大，同時伴隨著氣球的壁厚厚度變得更薄。吹氣球的過程是一個典型的流固耦合作用的過程，今天CAE從業者就來模擬一下吹氣球。
腦子開個小差，各種顏色各種圖案的氣球，是小盆友們的最愛啊，大盆友們也愛不釋手啊，對提高人們的幸福感很有幫助，這個小差開得離主題太遠了，趕緊回去。
先在Abaqus里建立一個氣球，像個沙錘，不過就這樣吧，建模能力有限，不深究像不像了。采用shell單元劃分網格，保存網格文件導入XFlow中，XFlow結構耦合方式改為Two way(雙向)，設置相應的邊界條件進行仿真。
中間仿真過程的技術細節比較多，有興趣的小伙伴們可以去學習CAE從業者的視頻教學課程深入研究，或者和CAE從業者進行探討，這里不做展示。直接來看模擬吹氣球的動畫吧。本案例提供有償教學，有興趣的讀者可聯系CAE從業者。原創不易，敬請支持。
展開 XFlow支持的單位制、運算符、標量函數和判斷語句
很多學習Xflow的同學們，可能忙于做案例，或者根本沒有時間做案例，或者在沒有一丁點兒基礎的時候就去找人幫忙，總之因為各種情況吧，沒有系統地了解過XFlow使用什么單位制，支持哪些算數的和邏輯的運算符，可以輸入哪些數學函數，以及支持什么形式的判斷語句。不了解這些，就會在使用Xflow的過程中陷入各種迷茫。 CAE從業者今天就來系統介紹一下XFlow支持的這些東西。 1. 首先說一下單位制。XFlow使用SI國際標準單位制，如下圖所示，其中有兩項需要注意：角度使用的單位是degrees度，而角速度使用的單位是弧度每秒rad-s^-1。 2. 接著說一下XFlow支持的算數運算符和邏輯運算符。 XFlow支持的算數運算符包括加、減、乘、除、乘方，各自的符號分別表示為： + — * / ^ XFlow支持的關系運算符包括兩種，分別是大于、小于，兩者的符號分別表示為： > < XFlow支持的邏輯運算符包括兩種，分別是和、或，兩者的符號分別表示為： AND OR 或者寫成： ()() ##兩括弧中間無空格 + 3. 接著說一下XFlow支持的函數。其支持的數學標量函數如下圖所示，最常用的是三角函數、平方根函數和指數對數函數。其中需要注意的是：三角函數的單位均是rad弧度而非degrees度，這一點在新手使用時經常會犯錯，需要特別留心。 4. 最后來說一下XFlow支持的判斷語句。XFlow目前只支持一種判斷語句if，它的具體使用格式例子如下圖所示。支持多個()同時使用。 —————————————————————————————————————————————————— 如需轉載，請注明來源公眾號CAE從業者。
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XFlow多相流中一個質量積分的問題
再來看原始模型設置，原來使用了自適應加密，卻沒有使用尾流長度控制，而XFlow在默認的情況下，在沒有尾流長度控制的時候，至少會在流體的邊界處保留一層格子，所以射流的尾流并沒有嚴格地經過幾何出口。從中間切面的最后一幀地格子分布也可以看出來。
解決辦法也很簡單，就是利用尾流長度控制把整個長度包含在尾流控制長度里。當然，如果不關心出口的質量流，上述設置也沒有問題。或者CAE從業者教給大家另外一種處理方式：復制一個出口面到尾流經過的區域內，并設置用戶自定義域函數。如下圖所示，重新計算后，復制面的質量流就和進口面接近相同了（為什么不嚴格相同，大家想一想？可留言回復討論）。
既然談到了質量流問題，再繼續沿著這個話題深入探討一下XFlow多相流中總質量overall mass的問題。
還拿上述水射流案例為例，overall mass如下所示：
可能又會有小伙伴會問：為什么總質量是一直線性增加的呢？
CAE從業者和大家一起探討一下。
XFlow對overall mass并沒有詳細的說明，只有下面一個積分公式。所以嚴格說來我們并不知道XFlow是怎么計算overall mass的。
但這并不妨礙去我們去探究XFlow算法的真相。從上述射流案例的總質量曲線來推斷，對于多相流，XFlow計算的overall mass應該是所有經過流體域的多相的總質量，隨著時間是增加的，并非固定流體域中的瞬時質量。
驗證方法如下：設置用戶自定義域函數，vof*第一相密度+（1-vof）*第二相密度，或者直接將域函數定義為rho,然后定義體積分即可計算總質量，與XFlow自身計算的overall mass進行對比即可。這個驗證方法交給感興趣的小伙伴們自己研究吧。
展開 XFLOW與ABAQUS流固耦合仿真執行設置詳解
以上設置成功并開始計算后的界面如下：
此時XFLOW中提示框界面如下：
3、文件下載
截圖的來源文檔、官方案例庫、安裝包，歡迎移步我個人公眾號（仿真助手）下載（分享區XFlow2019或XFlow2020的下載鏈接，來源文檔和案例庫文件均包含在安裝包鏈接內）。
XFlow — 基于格子波爾茲曼方法的高保真CFD軟件
因此，幾何學的復雜性不是XFlow的限制因素。
2500萬布點工作流程事例
XFlow極大地減少了準備模擬和初始域離散化所花費的時間。 這使得在工程師和計算機時間成本的之間獲得最佳的平衡。
通過XFlow仿真得到的油液流動的動態結果可以判斷潤滑是否適當，以及冷卻性能是否最優化；基于CFD的結果，我們可以對殼體和輪系進行重新布局優化。
基于XFlow的復合材料熱壓罐成型過程的溫度場模擬
本文將使用XFlow軟件建立框架式模具在熱壓罐中強迫對流換熱的有限元模型，并分析模具表面溫度場溫度分布規律及其影響因素。
1
XFlow軟件及其原理
1.1
XFlow概述
目前傳統的以網格為基礎的計算機流體力學(CFD，Computational Fluid Dynamics)軟件大都采用有限體積法[5]，如STAR-CCM、Phoenics、ANSYS Fluent，此外，CFX混合使用有限體積法和有限元法。這些軟件都需要研究人員消耗大量的時間劃分網格，且計算結果的可靠性高度依賴網格質量。但計算精度不是隨著網格尺寸的減小而不斷增加，且網格尺寸減小會增加計算資源的消耗、增加計算時間。
XFlow是采用格子波爾茲曼技術的的新一代CFD軟件。它的自動點陣生成和自適應優化功能避免了人工劃分網格，有效的縮短了前處理的時間。XFlow能夠快速準確地模擬單相流動、自由表面流動、熱分析、共軛熱傳導、熱輻射、流固耦合等復雜機理的流動問題。上述各項功能和特點使得其可以應用在汽車、航空航天、船舶海洋、土木、制造業等眾多領域。
1.2
格子玻爾茲曼方法
XFlow所使用的LBM方法使其能夠用于高保真的CFD應用。LBM是一種介于宏觀流體連續性假設與微觀分子動力學之間的介觀模擬方法，同時具有微觀方法的適應性廣和宏觀方法的不關注分子運動細節的特點，精度和計算量上均有較大優勢[6]。
展開 Xflow_2012學習資料自編
1.2撤銷操作
Xflow 2012所有操作幾何修改等操作，都沒有返回或者撤銷命令，如果發現錯誤，只能刪除或者重新操作。不過在幾何應用邊界條件時候是有通常的undo/redo等常規選項。
1.3復雜幾何內流場處理
對于具有復雜幾何模型，多出口，多入口流場分析問題，采用內單相內流場模型，內流場的設定問題怎么解決。
1.4收斂標準
對于所有的計算結果和迭代步數都沒有一個監視過程，而且收斂沒有合理可判定的標準。只能通過后處理判定固定點上函數變量判定。
2. 計算模擬時間和步長設置問題
Xflow里面在simulation框里面，simulation time可以設置模擬計算時間，
Simulation框下面的store data里面有個圖像幀頻率和Numerical data frequency可以來設置模擬的時間步長。 總的迭代步數：模擬時間*幀頻率
3. Xflow_2012圖形窗口縮放、旋轉、平移
無論縮放、旋轉、平移操作都需要按住Alt鍵，Alt+左鍵鼠標為旋轉，Alt+中間鼠
標為平移，Alt+右鍵鼠標為縮放
4. 動態速度、自由表面液位、運動軌跡
參數設置中可以自帶函數關系，如定義一個正弦函數變化的速度：50*sin(t)，變量暫時以時間t為參數。帶函數的參數設定功能在自由表面定義或者固體運動軌跡方式具有特別重要并且方便的應用。在函數窗口auto fit后如圖所示：
5. 幾何導入
5.1幾何格式及尺寸標示
NFF/NFB是Xflow自生幾何格式，ASCII和binary制，導入的格式中step/iges是最佳幾何格式，因為此兩種格式允許Xflow對個別面進行單獨選擇，并給定邊界條件（如出入口邊界條件）。
展開 XFlow與Abaqus的雙向流固耦合仿真須知XFlow與Abaqus的雙向流固耦合仿真須知
1）Abaqus 和XFlow 的協同仿真屬于FSI 仿真類型，即流固耦合仿真；
2）XFlow 必須在Labs 模式下運行，激活Labs 模式的路徑是：Main menu > Options > Preferences > Application mode> Labs；
3）建議使用Abaqus 2018 及以上版本；
4）Abaqus的協同仿真服務功能必須提前安裝好；
5）如果Abaqus的協同仿真服務沒有安裝，那么請按以下方式進行安裝：假設版本是Abaqus 2018， ?》》 首先使用X64命令行運行：abq2018 extractCseApi ?》》 然后把CSS服務二進制文件夾寫入系統path變量： X:\xxxxxx\Dassault Systemes\SimulationServices\V6R2018x\win_b64\code\bin， 其中X:\xxxxxx是相應的安裝盤符和文件夾。
6）如果版本是2019不用安裝5)中的步驟，但也需要建立上述環境變量。
7）協同仿真時，數據是雙向交互式進行傳遞的，Abaqus傳輸位移和速度信息給XFlow，XFlow傳輸載荷信息給Abaqus，仿真時的所有模型參數建議使用SI單位制。
展開 XFlow的邊界條件和壁面函數淺談
XFlow的邊界條件和壁面函數淺談
原創：CAE從業者，如需轉載引用，請注明來源CAE從業者公眾號。
XFlow做為有別于傳統CFD的新一代流體動力學分析軟件，可為我們多種復雜工況提供解決方案，做為后起之秀的擔當，它提供了多種模型的復雜邊界條件和高級壁面函數處理邊界層問題，在一些功能的集成方面超越了傳統CFD軟件。
拿2019x版本進行舉例。如下圖所示，XFlow除了提供通常的壁面Wall和inlet, outlet中速度、質量、壓力等邊界條件外，還提供了風扇（Fan model），多孔體積（porous volume）等復雜邊界，可用于分析更復雜的現實工況。
對于Convective outlet對流出口邊界條件，其出口位置的壓力和速度是從內部外推的。當流動出口有回流時，壓力出口Pressure outlet比對流出口Convective outlet具有更好的收斂效果，對流出口更適用于由不穩定性引起的反射波流動出口情形。質量流量邊界只適用于可壓縮流動，需指定入口質量流量。對于不可壓縮流動，流體密度為常數，給定入口的速度后質量流量就已經確定了。對于風扇邊界和多孔邊界，因CAE從業者很少涉及，不是太熟悉，不進行過多闡釋。
對于虛擬水洞，XFlow還提供了不同的初始條件定義，如下圖所示，用戶可以使用默認或自定義，還可以使用Simulation data把對實際水洞的分析結果調入做為初始條件。
對于熱邊界條件，和傳統CFD一樣，XFlow提供了如下圖所示的一些熱邊界，其中Volume heat source只能應用于多孔介質模型。
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XFlow支持的變量名
如果想復習XFlow支持的單位制、運算符、標量函數和判斷語句，請參考: 鏈接請見公眾號文章：XFlow支持的單位制、運算符、標量函數和判斷語句
基于XFLOW大渦模擬的CAARC標準高層風洞試驗模擬
?有效模擬了建筑結構的高雷洛數繞流及拓展了xflow在高層建筑抗風中的應用，本次參賽模型選用了兩種亞格子尺度方法，亞格子渦黏性模型自適應局部（Wall-Adapting Local Eddy，WALE） 模型、動態Smagorinsky模型（DSM)，其中兩種模型在Xflow里的參數取Cw取0.2,Cs取0.15。
?將XFLOW的數值結果與風洞試驗的CAARC標準高層建筑的數值解對比，結果表明數值模擬較好的反映了高層建筑周圍風環境的繞流特性及表面風壓情況，在迎風面時，與試驗結果擬合較好，在側風面和背風面時，數值模擬結果介于NPL與TJ2試驗結果之間，迎風面均受正壓力，在迎風面2/3高度處最大，兩邊及底下小。建筑物的背風面和側風面全部承受負壓力，兩種湍流模型的模擬結果之間差異較小，為高層建筑鈍體繞流的研究提供了依據。
基于XFLOW大渦模擬的CAARC標準高層風洞試驗模擬.pptx
展開 Xflow軟件與傳統CFD軟件比較有哪些優勢
Xflow流體力學模擬軟件的自動點陣生成和自適應優化功能可以將用戶輸入降至最低，最大程度的減少在一個典型CFD 工作流程中耗費在網格創建和預處理階段的精力和時間。這樣，工程師就能將其絕大部分時間用在設計和優化上，而不是耗時耗力在網格創建過程上。
Xflow流體力學模擬軟件提供了獨特的基于粒子法的格子波爾茲曼技術，用于高保真度計算流體力學(CFD) 應用。這一先進技術允許用戶解決涉及高頻率瞬空氣動力學、真實移動的幾何體、復雜多相流動、流固耦合（FSI）和氣動噪聲等復雜 CFD 問題。
Xflow流體力學模擬軟件的高級渲染能力提供了真實的可視化，可以更加深入的了解流動和換熱性能，使用戶能夠更快地做出明智的設計決策。XFlow可以完全并行利用高性能計算（HPC）的功率，接近于線性加速的進行逼真的CFD模擬以減少或替換物理測試。
Xflow與傳統CFD軟件比較有哪些優勢？
XFlow是一款流體動力學CFD模擬工具，使用戶解決復雜的CFD工作流程，幫助用戶進行數據分析，產品零件分析處理，靜、動態結構、溫度、熱流等分析計算，包括具有真實運動幾何形狀，復雜的多相流，自由表面流和流體-結構相互作用的高頻瞬態仿真。
1、無需網格劃分：極大提高了對復雜幾何進行流場分析的效率。
2、不需要簡化CAD模型，完整考慮復雜幾何細節：能夠更加真實地分析存在復雜幾何細節的流動特性。
3、氣動聲學分析：不需要人為地穩定或跟蹤自然壓力波的演變，直接進行聲波分析。
4、流固耦合分析：內置的結構求解器，以自然的方式允許完全的流固耦合分析。
5、近似線性的加速性能：甚至能夠在桌面個人電腦上進行三維瞬態流體仿真。
6、自適應的尾流跟蹤和細化（Adaptive wake refinement）：靠近壁面自動提高精度，動態追隨尾跡發展過程。
展開 Xflow兩相流自由液面
1 關于Kernel 3d/2d
在xflow環境設置，首先需要設定模擬問題為2維還是3維，就是通過kernal 3d/2d來完成的。3d沒有好描述和說明的，特別說明2d的設置和應用，其實2d的應用最好還是在自由表面中的應用較多（xflow計算案例，例如Rayleigh-Taylor不穩定性、液滴、噴墨等），2d是在3d基礎上去掉寬度方向計算，在xflow中即設定計算平面為x-y（z=0）平面二維模型。X為模型長度，y為模型高度。
2. 原則
在用xflow solver求解自由表面問題時，無論二維還是三維計算模擬，必須保證模擬模型的垂直方向和Y-axis完成平行一致，因為xflow求解器默認y-axis為最佳液面高度定義方式。
3. Free surface external
流體水槽默認按照X軸流動，-x /+y默認為流體域入口，+X為出口，-Y為地面，-z/+z為對稱循環。需要設定的值：
入口的初始速度（velocity law at the inlet）
水流初始表面(water initial surface)
入口水表面函數（water inlet wave function）表示出口處自由表面的位置，其可以為常數或者為時間的函數。
設置最直接的方式就是水槽及表面邊界條件導向功能來設置上面的所有值，包括虛擬模
擬水槽的大小設置。
圖3-1 自由表面水波設置向導
如圖3-1向導圖所示，需要設置的參數有水槽的長度、高度、寬度、水槽內水深度、水流動速度、水波幅度、水波頻率。
設置完后在環境設置相應相就自動生成函數表達式，當然每個參數也可以根據需要自定義相關特殊函數表達式。
對于五階斯托克斯模型請參考相關手冊和專業書籍。
4.
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