ultraFluidX
關注創建者：ALTAIR 創建時間：2023-06-07
ultraFluidX的實例教程
6
ultraFluidX 分析結果后處理
垂直切面的格子分布
水平切面的格子分布
6.1 強制冷卻工況，風扇500RPM
垂直切面的瞬態風速
垂直切面的瞬態溫度
風扇從環境吸入空氣，由于擋板的封閉作用，冷空氣先全部穿過換熱器1的芯部，流經發動機熱表面，從兩側格柵排出一部分熱空氣，最后再經換熱器2和格柵排出。
水平切面的瞬態風速
水平切面的瞬態溫度
ultraFluidX求解器輸出換熱器的性能參數在工作目錄的uFX_monitoringSurfaces\uFX_monitoring_surface.txt
換熱器1冷卻液進出口溫差約10℃
換熱器2功率約10.8kw
6.2 自然對流工況，風扇靜止，發動機表面高溫
垂直切面的瞬態風速
垂直切面的瞬態溫度
水平切面的瞬態溫度
7總結
ultraFluidX 采用 LBM 方法分析動力艙溫度場和流場：
快速評估換熱器性能，精確計算流經換熱器的空氣流量、溫差以及換熱效率，例如分析通過增大格柵開口和加裝導流罩來增加新風量，從而提升換熱器散熱效率；
評估熱氣回流現象，防止加熱后的空氣沒有順利排出機艙，反而再次被吸入冷卻模塊前端，降低換熱效率；
識別機艙內對高溫敏感或易受熱影響的部件（如線束、ECU、電池包等），并預測其在極端工況（如風扇停轉）的溫度水平，評估是否存在過熱風險（熱害分析）；
幾何無須簡化，快速評估復雜裝配體內部的實際流動狀態和溫度場。
展開 通過本次網絡研討會，我們將演示如何利用Altair最新的商用CFD軟件ultraFluidX（基于格子玻爾茲曼方法的GPU加速求解器）以合理的成本對風扇的氣動聲學問題進行建模和仿真。您將會了解到以下內容:
? 基于格子玻爾茲曼方法的ultraFluidX求解器在風扇噪聲仿真中的優勢。
? 如何通過處理測點SPL值及壓力場數據完成氣動噪聲分析。
? Altair 仿真工具在快速建模及仿真分析中的全流程優勢。
講師：Kevin Golsch——Altair全球CFD資深技術總監
Kevin Golsch于2018年加入Altair，負責全球空氣動力學，熱管理和聲學仿真相關的CFD解決方案。在加入Altair之前，Kevin曾先后任職Navistar Inc總工程師，通用汽車首席工程師及EXA北美高級技術總監，主導并參與多款重型卡車，工程機械的氣動，噪聲及熱管理性能開發。項目涉及通用汽車，克萊斯勒，福特汽車，特斯拉等世界知名廠商。
會議時間：
8月14日 | 10：00~11:30
參會人群：
本次網絡研討會主要面向CAE和CFD工程師、以及汽車、暖通空調、工業設備和電子行業中負責散熱冷卻解決方案的專家。
報名方式:（本次會議免費參會，您可通過以下方式報名）
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為更快響應您的技術需求，Altair現開放以下渠道為您提供技術服務：
技術服務熱線：400-619-6186
技術支持郵箱：support@altair.com.cn
微信客服：手機進入“AltairChina”公眾號 - 菜單欄 - 聯系我們 - 在線客服
展開 wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><br></p><p><strong>6ultraFluidX 分析結果后處理</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmecoa.qpic.cn/mmecoa_png/x0yLiaf5fF6zx3I3Kp1J5mP04vcJwJPY3egOiaDkicRULIksVJLjt12L49EXTE3w8lMd8bDSjHGdFkCytCxaB7vCw/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p class="ql-align-center"><strong>垂直切面的格子分布</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmecoa.qpic.cn/mmecoa_png/x0yLiaf5fF6zx3I3Kp1J5mP04vcJwJPY3v0e6hfB6KVibJKT8m41Onw94DrTemiayJowFrhK2pbDbfcc54pUkslzA/640?
展開 上游測點的SPL曲線對標（有閥門）
紅色-ultraFluidX，黑色-實驗
下游測點的SPL曲線對標（有閥門）
紅色-ultraFluidX，黑色-實驗
沒有閥門的阻擋，90°彎頭內側發生的流動分離一直延伸到出口，造成出口高度方向的明顯速度差異。
管路瞬態流場（無閥門）
管路時間平均流場（無閥門）
PIV實驗流場對比（無閥門）
管路流場（無閥門）
上圖PIV實驗，下圖ultraFluidX仿真結果
聲壓級曲線實驗對比（無閥門）
上游測點的SPL曲線對標（無閥門）
紅色-ultraFluidX，黑色-實驗
下游測點的SPL曲線對標（無閥門）
紅色-ultraFluidX，黑色-實驗
對比有（無）閥門的頻譜曲線，可以看出在流量相同的情況下，有閥門管路的內部測點的SPL幅值約高20dBA。
A.工程應用：汽車空調系統噪聲
空調風噪是空調系統在運行過程中，鼓風機送風后氣流與風道相互作用產生的噪聲。新能源電動車由于沒有了發動機作為背景噪聲，空調噪聲成為了車內主要的噪聲來源。按照噪聲源類型可分為：風扇旋轉噪聲，其通常具有明顯的峰值；以及混合箱，管路，格柵，艙內氣流等引起的寬頻噪聲。
風量-大 風量-中 風量-小
綠色：系統噪聲 紅色：風扇噪聲
風扇的旋轉噪聲BPF（Blade Passing Frequency）峰值通常是由于旋轉葉片和固定件的動靜干涉、入口的擾動、葉尖氣流泄露等因素造成。
展開 除了提供GPU支持外，Altair還支持基于LBM算法的CFD軟件Altair ultraFluidX?和基于粒子法的CFD軟件Altair nanoFluidX?的NVIDIA RTX Server驗證，縮短產品仿真和迭代所需時間，從而加速產品上市。
利用 Altair ultraFluidX
對Altair CX-1概念設計進行外部空氣動力學仿真
AcuSolve仿真速度超CPU四倍
Altair AcuSolve?是一款通用型CFD軟件，可幫助工程師利用設計的湍流和熱傳遞來模擬流體流動。借助NVIDIA GPU，AcuSolve用戶可以執行的仿真速度比使用同等配置的CPU快4倍。
通過在NVIDIA RTX服務器上使用基于GPU的CFD求解器，大規模CFD模擬現在只需數小時而不是數天。
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其中，NS求解器（Altair? AcuSolve?）適用于全方位流動、傳熱、湍流分析，穩健性強且對網格質量不敏感；SPH求解器（Altair? nanoFluidX?）無需傳統網格，擅長仿真自由表面、油罐晃蕩等復雜流動；LBM求解器（Altair? ultraFluidX?）原生GPU加速，可超高速完成車輛、建筑空氣動力學仿真，一夜即可完成一輪高瞬態仿真迭代。
2.
屋頂冷水機組氣動噪聲分析7個月前
近場噪聲 ultraFluidX 可以直接模擬，但是要求聲源和麥克風之間的空間網格分辨率足夠細，否則會丟失高頻信號。
如果麥克風距離聲源較遠，直接模擬的成本就無法接受。采用 FW-H 模型將噪聲源和聲傳播計算解耦，可以極大的節省計算量。
ultraFluidX 采用 FW-H 聲源復制功能，可以模擬多個聲源疊加的場景。
近場噪聲 ultraFluidX 可以直接模擬，但是要求聲源和麥克風之間的空間網格分辨率足夠細，否則會丟失高頻信號。
如果麥克風距離聲源較遠，直接模擬的成本就無法接受。采用 FW-H 模型將噪聲源和聲傳播計算解耦，可以極大的節省計算量。
ultraFluidX 采用 FW-H 聲源復制功能，可以模擬多個聲源疊加的場景。
</li></ul><p><br></p><p><strong>2ultraFluidX 模擬動力艙流場和溫度場的優勢</strong></p><p><br></p><p><strong>2.1 節省大量 CFD 建模時間</strong></p><p><br></p><p>動力艙結構復雜，包含動力設備、冷卻系統、傳動系統、進排氣系統，殼體等復雜幾何特征。
2 ultraFluidX 模擬動力艙流場
和溫度場的優勢
2.1 節省大量 CFD 建模時間
動力艙結構復雜，包含動力設備、冷卻系統、傳動系統、進排氣系統，殼體等復雜幾何特征。傳統網格法 CFD 需要簡化模型，網格質量優化等操作耗費大量人工時間。
通過 HyperStudy 對風扇角度、厚度等參數進行 DOE 設計變動，用 ultraFluidX 計算產生樣本。80%樣本用于訓練，20%樣本用于測試。CFD 計算使用4張A100，單個風扇噪聲模型2.5億個格子，計算13小時。預測使用 RTX3050，僅需13秒，得到的曲線非常接近。
上游測點的SPL曲線對標（有閥門）
紅色-ultraFluidX，黑色-實驗
下游測點的SPL曲線對標（有閥門）
紅色-ultraFluidX，黑色-實驗
沒有閥門的阻擋，90°彎頭內側發生的流動分離一直延伸到出口，造成出口高度方向的明顯速度差異。
wx_fmt=png"></p><p><strong>SUV/MPV車型的后尾翼通常安裝在車頂末端</strong></p><p><br></p><p><strong>仿真模型描述</strong></p><p><br></p><p>本文采用空氣動力學分析模塊ultraFluidX和統計能量法模塊SEAM分析鏤空尾翼對風噪的影響。
</p><p><br></p><p>值得關注的是，Altair<sup>? </sup>ultraFluidX<sup>?</sup>、Altair<sup>?</sup> nanoFluidX<sup>?</sup> 及 EDEM 在 NVIDIA Blackwell 架構的 DGX B200 系統上實現最高 1.6 倍性能躍升。
CFD求解器ultraFluidX運行采用4塊NVidia A100 80G NVlink顯卡，可在2天內完成一個大模型瞬態工況的計算。
