外流場(chǎng)CFD仿真分析的案例
基于湍流模型的建筑復(fù)雜外流場(chǎng)CFD仿真分析
曾社銓
仿真應(yīng)用工程師
對(duì)于建筑行業(yè)，在復(fù)雜的情況下，無法直接進(jìn)行實(shí)體試驗(yàn)及測(cè)量，而縮尺的實(shí)驗(yàn)既昂貴也同樣有誤差的問題，因此CFD常用來作為建筑設(shè)計(jì)在做通風(fēng)分析、建筑物外流場(chǎng)分析的工具。通過對(duì)建筑外流場(chǎng)CFD分析，能得到建筑物
表面的風(fēng)
壓
、
建物對(duì)室外行人的影響
以及
為室外設(shè)備的位置設(shè)置
等提供指導(dǎo)和建議。
安世亞太自主開發(fā)的CAE軟件PERA SIM具有非常優(yōu)秀的CFD仿真能力。針對(duì)復(fù)雜流體域，PERA SIM提供了多種湍流模型進(jìn)行復(fù)雜流場(chǎng)的捕捉，提供了
全面的邊界條件應(yīng)付各種復(fù)雜工況，并提供魯棒性強(qiáng)且高精度的流體求解器。
該案例應(yīng)用PERA SIM模擬建筑群風(fēng)環(huán)境，評(píng)估高層建筑風(fēng)載及其分布規(guī)律，詳細(xì)介紹PERA SIM的建筑外流場(chǎng)CFD仿真流程。
一、網(wǎng)格導(dǎo)入
PERA SIM的網(wǎng)格導(dǎo)入接口可以導(dǎo)入多種網(wǎng)格格式，本案例導(dǎo)入的是msh格式的網(wǎng)格文件。
PERA SIM Fluid網(wǎng)格導(dǎo)入接口
導(dǎo)入的網(wǎng)格文件是某小區(qū)建筑，如圖所示。為了精準(zhǔn)計(jì)算建筑物表面的壓力，建筑物表面和地面添加了5層的邊界層網(wǎng)格。
展開 如何使用湍流模型進(jìn)行建筑復(fù)雜外流場(chǎng)CFD仿真分析？
作者：曾社銓，仿真應(yīng)用工程師
來源：本文為安世亞太原創(chuàng)作品，上海安世亞太授權(quán)轉(zhuǎn)載
前言
對(duì)于建筑行業(yè)，在復(fù)雜的情況下，無法直接進(jìn)行實(shí)體試驗(yàn)及測(cè)量，而縮尺的實(shí)驗(yàn)既昂貴也同樣有誤差的問題，因此CFD常用來作為建筑設(shè)計(jì)在做通風(fēng)分析、建筑物外流場(chǎng)分析的工具。通過對(duì)建筑外流場(chǎng)CFD分析，能得到建筑物表面的風(fēng)壓、建物對(duì)室外行人的影響以及為室外設(shè)備的位置設(shè)置等提供指導(dǎo)和建議。安世亞太自主開發(fā)的CAE軟件PERA SIM具有非常優(yōu)秀的CFD仿真能力。針對(duì)復(fù)雜流體域，PERA SIM提供了多種湍流模型進(jìn)行復(fù)雜流場(chǎng)的捕捉，提供了全面的邊界條件應(yīng)付各種復(fù)雜工況，并提供魯棒性強(qiáng)且高精度的流體求解器。該案例應(yīng)用PERA SIM模擬建筑群風(fēng)環(huán)境，評(píng)估高層建筑風(fēng)載及其分布規(guī)律，詳細(xì)介紹PERA SIM的建筑外流場(chǎng)CFD仿真流程。
一、網(wǎng)格導(dǎo)入
PERA SIM的網(wǎng)格導(dǎo)入接口可以導(dǎo)入多種網(wǎng)格格式，本案例導(dǎo)入的是msh格式的網(wǎng)格文件。
PERA SIM Fluid網(wǎng)格導(dǎo)入接口
導(dǎo)入的網(wǎng)格文件是某小區(qū)建筑，如圖所示。為了精準(zhǔn)計(jì)算建筑物表面的壓力，建筑物表面和地面添加了5層的邊界層網(wǎng)格。
PERA SIM顯示建筑物外流場(chǎng)網(wǎng)格模型
二、材料賦予
建筑外流場(chǎng)的流體材料是空氣，PERA SIM提供材料創(chuàng)建界面，輸入空氣的密度和粘度。
PERA SIM材料創(chuàng)建
將創(chuàng)建好的空氣材料，賦予計(jì)算域。
材料賦予計(jì)算域
三、分析類型
PERA SIM對(duì)于CFD分析，提供了穩(wěn)態(tài)分析和瞬態(tài)分析，對(duì)于本案例的建筑外流場(chǎng)，采用穩(wěn)態(tài)分析即可。參考?jí)毫υO(shè)置為一個(gè)大氣壓。由于建筑外流場(chǎng)屬于強(qiáng)迫流動(dòng)，不需要考慮重力的影響。
展開 Visual-CFD&OpenFoam整車外流場(chǎng)仿真
本次仿真采用
Visual-CFD進(jìn)行前后處理(Visual-CFD是由ESI公司專門為OpenFoam開發(fā)的前后處理軟件)，調(diào)用
OpenFoam進(jìn)行求解，操作系統(tǒng)為Windows系統(tǒng)。首先導(dǎo)入整車模型（此模型來源于網(wǎng)絡(luò)公開模型，模型包含汽車主要部件，但是不包含內(nèi)飾）。
模型整體視圖
模型底部視圖
模型內(nèi)部透視圖
模型為STL格式
導(dǎo)入模型后，設(shè)定分析類型為External Flow, 模型設(shè)定為SST-K-Omega。
設(shè)定外流場(chǎng)區(qū)域大小
設(shè)定模型網(wǎng)格大小以及邊界層網(wǎng)格
細(xì)化模型網(wǎng)格
設(shè)定入口條件和出口條件，入口條件設(shè)定為20m/s
設(shè)定結(jié)果監(jiān)測(cè)點(diǎn)
其余參數(shù)采用默認(rèn)值，劃分網(wǎng)格并點(diǎn)擊Run進(jìn)行計(jì)算
計(jì)算完成后進(jìn)行結(jié)果查看，
由于模型來源于網(wǎng)絡(luò)，不完全符合外流場(chǎng)仿真的要求，因此仿真結(jié)果僅供學(xué)習(xí)參考，不具有實(shí)際意義。
疊加速度矢量后進(jìn)行結(jié)果查看
查看壓力結(jié)果
除了這些結(jié)果外，還可以查看許多其他結(jié)果，這里不再一一截取。
文章來源：深藍(lán)的技術(shù)小站
展開 汽車外流場(chǎng)CFD分析的前處理操作要點(diǎn)
汽車外流場(chǎng)分析是目前CFD分析領(lǐng)域中應(yīng)用范圍最廣的方向之一，因此也就成了深受眾多CFD人重視的方向。
4.設(shè)置全局、局部網(wǎng)格尺寸及邊界層屬性，并在相應(yīng)的求解器面板下建立尺寸加密盒，并設(shè)置網(wǎng)格尺寸。通常會(huì)在前格柵、前機(jī)艙蓋、機(jī)艙內(nèi)部、前擋風(fēng)玻璃、氣壩、后視鏡、擾流板等處建立尺寸加密盒。
8.設(shè)置Interface。在求解器面板下，對(duì)冷卻系統(tǒng)芯體、散熱風(fēng)扇等處的interface面進(jìn)行設(shè)置。
以上便是汽車外流場(chǎng)分析前處理在ANSA中的操作要點(diǎn)，希望對(duì)大家能有拋磚引玉之功效。
來源：有限元在線微信號(hào): FEAonline_CAE
展開 
汽車外流場(chǎng)仿真分析 ￥1
1 概述
2 使用軟件
3 模型前處理與網(wǎng)格劃分
3.1 CAD 模型的前處理
3.2 有限元模型的前處理
4 模型求解及結(jié)果分析
4.1 模型求解設(shè)置
4.2 求解結(jié)果分析
5 空氣阻力系數(shù)的計(jì)算
6 結(jié)論
1 概 述
本報(bào)告應(yīng)用 CFD 分析軟件，對(duì) HUPO 進(jìn)行外流場(chǎng)分析，給出整車滿載下的風(fēng)阻系數(shù)，為設(shè)計(jì)組提供參考。
本次分析采用半車模型，車身表面采用約（8-25mm）的三角形網(wǎng)格；風(fēng)洞尺寸為（40m×6m×10m），其壁面網(wǎng)格為（400-500mm）；體網(wǎng)格采用六面體單元，單元總數(shù)控制在 250萬之內(nèi)。
本報(bào)告設(shè)風(fēng)洞入口邊界條件為 u0 = 30m / s ,出口條件為壓力出口，空氣密度為1.225kg/m3，計(jì)算中不考慮溫度變化。
2 使用軟件
本報(bào)告使用的前處理軟件為 ANSA，解算器和后處理軟件為 Star-CCM+。
3 模型前處理與網(wǎng)格劃分
汽車車身表面存在大量細(xì)小特征，要精確地模擬所有這些特征，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致生成的網(wǎng)格單元數(shù)目巨大，從而使得求解時(shí)的計(jì)算量增加，因此在處理計(jì)算模型時(shí)對(duì)幾何數(shù)模進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化。
3.1 CAD 模型的前處理
在 CATIA 中將汽車模型（特別是底盤部分）作合理的簡(jiǎn)化：保留輪胎、后視鏡等部件；由于底盤的復(fù)雜性，這里將車底化為平面，然后將車身表面和底盤的碎面縫合起來，形成若干個(gè)大的特征表面，將整個(gè)汽車簡(jiǎn)化為封閉的殼體；再在汽車周圍形成適當(dāng)?shù)目諝庥颍?0m×6m×10m），汽車與風(fēng)洞相對(duì)位置如圖 1 所示（由于汽車的對(duì)稱性，為減少計(jì)算采用半車身模型。
展開 基于PERA SIM的導(dǎo)彈外流場(chǎng)數(shù)值仿真計(jì)算
目前，CFD數(shù)值仿真計(jì)算方法在飛行器的前期設(shè)計(jì)階段得到了廣泛的應(yīng)用，一定程度上可以替代實(shí)際的飛行器風(fēng)洞試驗(yàn)，并可以模擬得到風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中無法測(cè)試的一些參數(shù)。
本文基于安世亞太自主開發(fā)的PERA SIM.Fluid流體仿真軟件，對(duì)某型號(hào)導(dǎo)彈的外流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，得到了相應(yīng)馬赫數(shù)下導(dǎo)彈外流場(chǎng)的壓力及速度分布。
導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)如下圖所示（彈體長(zhǎng)1米）。
基于PERA SIM.Fluid流體仿真軟件，具體的仿真工況條件為：
馬赫數(shù)1.53（520.7m/s）；
AOA攻角0° ，H=0km；
無窮遠(yuǎn)場(chǎng)壓力入口101325Pa。
來流假設(shè)為理想氣體；用給定的自由流馬赫數(shù)和靜態(tài)條件來模擬無限遠(yuǎn)場(chǎng)處的自由流動(dòng)，計(jì)算的湍流模型為k-Omega SST，其可以很好地模擬飛行器外流場(chǎng)的附著流動(dòng)和薄層自由剪切流動(dòng)，且具有良好的魯邦性和數(shù)值收斂性。
為了滿足壁面無反射邊界條件為“無窮遠(yuǎn)”的要求，在距離壁面較遠(yuǎn)處生成一個(gè)大圓柱，以確定導(dǎo)彈外流場(chǎng)的計(jì)算域；對(duì)應(yīng)的圓柱體計(jì)算區(qū)域直徑為20m，深度為25m，其中導(dǎo)彈前側(cè)為5m，后側(cè)20m（以捕捉導(dǎo)彈尾翼的氣流特性）。對(duì)包裹后的外流場(chǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如下圖所示；由于導(dǎo)彈周邊的流場(chǎng)氣動(dòng)變化比較劇烈，為了更好地捕捉其流動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)導(dǎo)彈周邊的網(wǎng)格進(jìn)行了加密細(xì)化，網(wǎng)格數(shù)量約為375萬。
展開 Bullet外流場(chǎng)溫度仿真案列
采用FLUENT數(shù)值仿真軟件進(jìn)行模擬。
2.1Bullet模型建立
根據(jù)Bullet參數(shù)：該Bullet為30×165 mm高爆燃燒彈，彈重837g，彈頭重389g，裝藥49g，初速960m/s，引信延時(shí)0.15ms，并能在7.5-14.5s后自毀。其實(shí)體模型如圖2.1所示。
圖2.1 Bullet實(shí)體模型
考慮到Bullet發(fā)射出去后只有彈頭在空氣中飛行，根據(jù)已知數(shù)據(jù)以及實(shí)體模型圖片使用圖片測(cè)算法，運(yùn)用SolidWorks軟件建立彈殼三維實(shí)體模型以及內(nèi)部裝藥模型，如圖2.2所示。
圖2.2 彈殼及裝藥模型
將彈頭殼體與裝藥裝配到位后需要在其外部建立外流場(chǎng)區(qū)域，即外部空氣域，使用workbench里面的建模軟件在彈頭外部生成外流場(chǎng)。如圖2.3所示。
圖2.3 彈頭外流場(chǎng)區(qū)域建立
2.2模型前處理
將建好外流場(chǎng)區(qū)域的彈頭及流體區(qū)域模型導(dǎo)入mesh進(jìn)行前處理。彈頭殼體以及裝藥網(wǎng)格劃分如圖2.4所示。
圖2.4 網(wǎng)格劃分
將彈頭飛行方向所指空氣域?qū)?yīng)的面設(shè)置為空氣流入邊界，其他面設(shè)置為流出邊界。如圖2.5所示。
圖2.5 空氣域邊界設(shè)定
在模擬彈頭與外部空氣的熱交換時(shí)，需要建立彈頭殼體外部與空氣交界面的耦合換熱面，此外還需要考慮彈頭殼體與內(nèi)部裝藥的耦合換熱面。耦合換熱面的建立如圖2.6所示。
圖2.6 耦合傳熱面建立
2.3仿真模型設(shè)置
將處理好的前處理模型導(dǎo)入FLUENT進(jìn)行數(shù)值仿真相關(guān)參數(shù)設(shè)置，采用基于壓力求解（Pressure-Based）算法，該方法既適用于可壓縮流體，也適用于不可壓縮流體的計(jì)算。
展開 空調(diào)管道流場(chǎng) CFD仿真分析 ￥2
1.概述
2.計(jì)算流程
3.計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件——FLUENT 簡(jiǎn)介
4.除霜風(fēng)道流動(dòng)及玻璃靜態(tài)溫度和速度分布
4.1.模型簡(jiǎn)化和網(wǎng)格劃分
4.2.模型前處理
4.3.求解結(jié)果分析
5.吹面風(fēng)道流動(dòng)及風(fēng)量分配計(jì)算
5.1.模型前處理與網(wǎng)格劃分
5.2.邊界條件及求解設(shè)置
5.3.模型求解及結(jié)果分析
6.分析結(jié)論
1. 概述
本報(bào)告應(yīng)用 CFD 數(shù)值分析軟件，對(duì) QQ 項(xiàng)目除霜效果進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算分析，計(jì)算出風(fēng)道各風(fēng)口的風(fēng)量分配比例，以及玻璃速度和靜態(tài)溫度分布情況，為進(jìn)一步細(xì)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)，分析按 GB－11556 給出的條件進(jìn)行。
2. 計(jì)算流程
汽車的中央除霜風(fēng)道主要肩負(fù)著輸送分配用來溶化風(fēng)窗玻璃內(nèi)、外表面上的霜或冰，使其恢復(fù)清晰視野的熱空氣之任務(wù)，這對(duì)駕駛安全性至關(guān)重要。所以此段風(fēng)道的主要設(shè)計(jì)點(diǎn)在獲得良好的風(fēng)量分配比例和氣流吹拂角度和點(diǎn)擊點(diǎn)位置，使擋風(fēng)玻璃和兩側(cè)車窗玻璃都能得到理想的靜態(tài)溫度和速度分布。此次分析的目的就是通過對(duì)空調(diào)風(fēng)道出風(fēng)口一段及車廂內(nèi)的流場(chǎng)計(jì)算，得到出風(fēng)道各風(fēng)口的風(fēng)量分配比例及玻璃受風(fēng)情況顯示，此分析過程的流程圖。
展開 汽車外流場(chǎng)分析及Zooming技術(shù)的應(yīng)用
汽車外流場(chǎng)分析是利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的原理研究流體在流體流過汽車外表面時(shí)的流動(dòng)規(guī)律的分析與研究，其分析目的是為汽車的外形優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)而提高汽車的外觀審美和燃油經(jīng)濟(jì)型。汽車行駛時(shí)與空氣產(chǎn)生復(fù)雜的相互作用，這對(duì)汽車的行駛狀態(tài)影響很大，特別是汽車高速行駛時(shí)會(huì)承受強(qiáng)大的氣動(dòng)力作用。眾所周知，汽車行駛時(shí)受到的氣動(dòng)力是與汽車速度平方成正比，而汽車克服氣動(dòng)阻力所消耗的功率和燃料是隨車速的急劇增加的。因此，使汽車具有良好的形狀以降低汽車的氣動(dòng)阻力，不但可以提高汽車的動(dòng)力性，而且還可以提高汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于高速汽車來說，空氣動(dòng)力穩(wěn)定性是汽車高速安全行駛的前提。現(xiàn)代汽車工業(yè)越來越多的將CFD方法引入到設(shè)計(jì)中去，相比CFD方法，試驗(yàn)法具有成本高，周期長(zhǎng)，不能得到全部的外形氣動(dòng)數(shù)據(jù)等缺點(diǎn)，理論分析法具有適應(yīng)面小等缺點(diǎn)，CFD方法無疑是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)最有效快速的選擇。CFD在汽車中的應(yīng)用一般包含以下幾個(gè)方面：
（1）汽車的外形空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)（即外流場(chǎng)分析）。
（2）空調(diào)系統(tǒng)的流場(chǎng)、熱分析。
（3）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的流暢熱分析。
（4）駕駛室的熱舒適性分析。
（5）汽車的氣動(dòng)噪音分析。
（6）空氣動(dòng)力特性對(duì)汽車操作性的的影響。
其他還包括發(fā)動(dòng)氣缸、燃燒、排氣管等流動(dòng)分析。
Sctera是日本CRADLE公司研制大型通用CFD計(jì)算軟件，廣泛應(yīng)于汽車制造，航空航天，化學(xué)反應(yīng)、食品工程、制冷設(shè)備、建筑行業(yè)、海洋工程等多領(lǐng)域CFD分析，其擁有牛頓流體、非牛頓流多相流、化學(xué)反應(yīng)、擴(kuò)散、熱輻射、電子散熱的模擬功能，兼容四面體、五面體、六面體等多種類型網(wǎng)格，并且具有嵌套網(wǎng)格技術(shù)和多種高精度的差分格式。截至目前已經(jīng)在全球擁有超過1000個(gè)license,以高速度的計(jì)算效率和超值的價(jià)格在市場(chǎng)中占有重要的地位。
展開 使用TCFD進(jìn)行螺旋槳式飛行器外流場(chǎng)分析
TCFD設(shè)置明細(xì)：
網(wǎng)格數(shù)：550萬
子案例1——低速下的升力系數(shù)
● 不可壓流動(dòng)
● 雷諾數(shù)：2*10^6
● 攻角范圍：-1~5°
● 飛行速度：82m/s（295km/h）
子案例2——高速下的升力系數(shù)
● 可壓流動(dòng)
● 馬赫數(shù)：0.4~0.838
● 雷諾數(shù)：1*10^6
● 攻角范圍：-1~10°
● 飛行速度：137~262m/s（493~943km/h）
總結(jié)
本文展示了通過TCFD對(duì)Supermarine公司噴火式戰(zhàn)斗機(jī)的CFD模擬分析過程，并且展示了TCFD在處理外流場(chǎng)上的性能。將仿真數(shù)據(jù)與該機(jī)型在二次世界大戰(zhàn)前后的幾個(gè)風(fēng)洞試驗(yàn)和飛行測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。CFD結(jié)果與測(cè)量結(jié)果之間的比較顯示出了很好的一致性。后續(xù)還可以繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，例如：網(wǎng)格無關(guān)性，瞬態(tài)模擬，其他湍流模型或邊界層的影響等。
文章來源天洑CAE技術(shù)源
展開 使用TCFD進(jìn)行螺旋槳式飛行器外流場(chǎng)分析
TCFD設(shè)置明細(xì)：
網(wǎng)格數(shù)：550萬
子案例1——低速下的升力系數(shù)
● 不可壓流動(dòng)
● 雷諾數(shù)：2*10^6
● 攻角范圍：-1~5°
● 飛行速度：82m/s（295km/h）
子案例2——高速下的升力系數(shù)
● 可壓流動(dòng)
● 馬赫數(shù)：0.4~0.838
● 雷諾數(shù)：1*10^6
● 攻角范圍：-1~10°
● 飛行速度：137~262m/s（493~943km/h）
總結(jié)
本文展示了通過TCFD對(duì)Supermarine公司噴火式戰(zhàn)斗機(jī)的CFD模擬分析過程，并且展示了TCFD在處理外流場(chǎng)上的性能。將仿真數(shù)據(jù)與該機(jī)型在二次世界大戰(zhàn)前后的幾個(gè)風(fēng)洞試驗(yàn)和飛行測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。CFD結(jié)果與測(cè)量結(jié)果之間的比較顯示出了很好的一致性。后續(xù)還可以繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，例如：網(wǎng)格無關(guān)性，瞬態(tài)模擬，其他湍流模型或邊界層的影響等。
展開 
使用TCFD進(jìn)行螺旋槳式飛行器外流場(chǎng)分析
TCFD是CFD Support團(tuán)隊(duì)為我們帶來的新一代葉輪機(jī)械專用CFD模擬工具。TCFD不受用戶人數(shù)和核數(shù)的限制，具有完全自動(dòng)化的流程，極大地提升了CFD模擬的效率；同時(shí)，它保持求解器的開源，可以由用戶自行決定CFD研究的深度，能夠更充分的利用硬件功能使之用于CFD模擬過程。
TCFD的性能
TCFD是專門針對(duì)泵、風(fēng)扇、壓縮機(jī)和渦輪等旋轉(zhuǎn)機(jī)械內(nèi)流場(chǎng)開發(fā)的模擬軟件。目前，CFD Support團(tuán)隊(duì)將其應(yīng)用擴(kuò)展到了更多的領(lǐng)域，比如飛行器的外流場(chǎng)計(jì)算。
案例——噴火式戰(zhàn)斗機(jī)Mk VIII
這篇研究案例展示了如何利用TCFD對(duì)飛行器進(jìn)行模擬。噴火式戰(zhàn)斗機(jī)是二戰(zhàn)時(shí)期服役于英國(guó)皇家空軍的著名戰(zhàn)斗機(jī)。24種主要機(jī)型共生產(chǎn)了超過20000架次，這使得Spitfire成為有史以來生產(chǎn)最多的飛機(jī)之一。由于其CAD模型可以從“GradCAD”上方便地獲取，我們選用了Mk VIII噴火式戰(zhàn)斗機(jī)作為案例用的模型。這個(gè)機(jī)型的明細(xì)可以參見下面的表格。
展開 案例解析|潛艇外流場(chǎng)分析
船舶三維多面體OPENFOAM
潛艇外流場(chǎng)分析報(bào)告
項(xiàng)目概述
該項(xiàng)目展示了如何模擬潛艇周圍的外部流體流動(dòng)的示例
艦船自航評(píng)估和研究通常是由拖曳水池自航試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，實(shí)施周期長(zhǎng)，耗資大。采用流體動(dòng)力數(shù)值仿真分析技術(shù)，能夠系統(tǒng)分析和研究各種水下航行器的航行性能，指導(dǎo)水下航行器設(shè)計(jì)，提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)航行性能的措施。
本項(xiàng)目對(duì)潛艇的水動(dòng)力航行性能進(jìn)行了分析和研究。
模型簡(jiǎn)化
本算例使用幾何來源simscale官網(wǎng)，幾何模型如圖1所示。
CFD專欄丨多物理場(chǎng)仿真CFD+MBD篇：洗衣機(jī)平衡環(huán)
洗衣機(jī)平衡環(huán)安裝位置
平衡環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)
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平衡環(huán)的多物理場(chǎng)仿真
平衡環(huán)內(nèi)的液體晃動(dòng)在CFD中屬于自由液面兩相流問題。而平衡環(huán)的運(yùn)動(dòng)軌跡則來自安裝在底部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，洗衣筒體懸掛系統(tǒng)（吊桿、彈簧減震器）共同作用的結(jié)果，既有轉(zhuǎn)動(dòng)也有擺動(dòng)，屬于典型的多體動(dòng)力學(xué)MBD問題。平衡環(huán)的糾偏（減振）能力除了和平衡環(huán)內(nèi)的液體晃動(dòng)力有關(guān)，也和洗衣機(jī)的懸掛系統(tǒng)相關(guān)。兩者是實(shí)時(shí)耦合，相互影響的。
以往的單物理場(chǎng)仿真方法要么假定平衡環(huán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知，或流體質(zhì)心位置（液面形狀）已知，來分析，顯然不能反映真實(shí)的情況。
CFD+MBD模型
Altair AcuSolve+MotionSolve采用雙向耦合的方法，考慮了液體晃動(dòng)和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的相互影響。
AcuSolve輸入剛體的六自由度運(yùn)動(dòng)軌跡，輸出液體晃動(dòng)產(chǎn)生的力和扭矩。MotionSolve則根據(jù)輸入的流體動(dòng)態(tài)載荷確定下個(gè)時(shí)刻剛體的位移。兩個(gè)求解器同時(shí)求解，并在每個(gè)時(shí)間步交換一次信息。
展開 Cadence 新一代高性能、高精度多物理場(chǎng)仿真軟件平臺(tái) Fidelity CFD
Cadence 于 2022 年 4 月發(fā)布了新一代高性能、高精度、多物理場(chǎng)仿真軟件平臺(tái) Fidelity CFD（計(jì)算流體力學(xué)）。
Cadence 于 2021 年收購了計(jì)算流體力學(xué)軟件公司 NUMECA 以及網(wǎng)格生成軟件 Pointwise 公司。具體內(nèi)容可回顧以下兩篇文章：
Cadence 收購計(jì)算流體力學(xué)軟件公司 NUMECA，擴(kuò)展系統(tǒng)分析能力
Cadence 收購 Pointwise 公司拓展系統(tǒng)分析解決方案
Fidelity CFD 標(biāo)志著一個(gè)全新架構(gòu)體系的創(chuàng)建，是 Cadence 對(duì)收購的這兩家專業(yè) CFD 公司進(jìn)行技術(shù)集成的第一步。其統(tǒng)一的工作流程除去了工具間的數(shù)據(jù)傳輸，能讓我們以更快的求解速度獲得更高精度的預(yù)報(bào)結(jié)果。Fidelity CFD 是首款同時(shí)具有高階數(shù)值格式、尺度解析湍流模型和 GPU / CPU 加速功能的商用 CFD 軟件平臺(tái)。
Fidelity CFD 解決了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域里最具挑戰(zhàn)的幾大需求：
1. 精準(zhǔn)可靠地預(yù)報(bào)湍流的分離。現(xiàn)有較高精度的方法耗時(shí)過長(zhǎng)，通常需要一周甚至更久時(shí)間，無法滿足產(chǎn)品開發(fā)周期不斷縮短的市場(chǎng)需求；而速度較快的方法則精度又欠佳。
2.
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