模擬流動的案例
利用lammps模擬LJ流體在微通道中為二維流動
2.1.問題描述
本次研究擬采用LJ體系模擬二維Couette flow，Couette flow（庫愛特流）指的是粘性流體在相對運動著的兩平行平板之間的層流流動。這個流動是由作用在流體上的粘性力和與平板平行的外部壓力推動的。本次研究通過固定底端，移動頂端來制造Couette flow。
2.2.模型描述
具體模型如圖2.1所示。本次模擬采用LJ約化單位，初始晶體模型為六方最密堆積結構，晶格參數為0.7，沿x（100）方向為20倍晶格長度，y方向（010）為20倍晶格長度。此次模型為2維模型，x為流動方向，因此設置為周期性邊界。y方向采用收縮邊界，以模擬平板移動。采用OVTIO進行模型可視化處理。在模擬流動前先設置流動區域和平板區域。具體方式為采用velocity和fix setforce命令固定底端和頂端1倍晶格長度的區域作為平板。對中間的流體區域采用速度標定法進行控溫。在進行流動模擬時，為頂端的固定區域設置沿x方向的初速度為5.0，其他方向速度為0。底端繼續保持固定。流動模擬一共運行100000步。
圖2.1：模型示意圖
2.3結果整理與分析
圖2.2展示了在初始1000步，50000步和100000步時流體原子沿著y方向的x方向速度（vx）的分布情況。從圖中可以看出有平板與流體之間粘性力帶起的流體運動存在著明顯的滯后現象。這樣的滯后體現在空間和時間尺度上。在空間尺度表現為從固定端到移動端存在著明顯的速度梯度。從時間尺度上表現為流體的速度隨著時間逐漸增加。同時還利用OVITO分析了沿y軸不同位置原子的移動軌跡，如圖2.3所示。這里也可以清楚的看的靠近頂端移動平板的原子在相同時間內有著更長的移動距離。
展開 如何正確模擬不同類型的流體流動？
許多工程應用問題都涉及流體流動，譬如取代風洞實驗的經典 CFD ，電子設備冷卻，以及化工領域中由流體輸送反應物等，都必須考慮流動問題。COMSOL Multiphysics 提供了專用的接口可以模擬各種流動類型。COMSOL Multiphysics 提供了專用的接口可以模擬各種流動類型。那么，什么時候應該使用層流或湍流接口呢？
“千禧年大獎難題”之一：理解流動的本質
流動本身非常復雜，求解控制方程——納維-斯托克斯方程在數值上具有一定的挑戰性。
據報道，英國應用數學家 Horace Lamb 曾經說過：“我現在是個老人了，當我死后上了天堂，有兩件事我希望能得到啟發。一個是量子電動力學，另一個是流體的湍流運動。而對于前者，我真的相當樂觀。”
也許他很幸運，在天堂也得到了后一個問題的答案，但在地球上，這仍是一個克雷數學研究所的千禧年大獎難題。如果您能證明納維-斯托克斯方程在三個維度上有解并且該解沒有奇點，就可以獲得 100 萬美元的獎勵。這個證明將幫助我們理解湍流的本質，這仍然是 CFD 的最大挑戰。
當然，大自然總是有答案的。在天空中的云層、大海中的波浪和鍋中的沸水中我們都可以找到湍流現象。但是，我們還是希望為我們的應用找到一個數值解從而預測和優化這些現象。COMSOL Multiphysics 軟件包含許多接口，可以求解從納維-斯托克斯方程導出的方程，并且適用于不同的流動情況。
在這篇文章中，我們將說明 層流 和湍流 接口適用于描述的具有不同特性的流動類型。
流動的表征
在選擇了維度之后，模擬流動首先要考慮的是：是否需要考慮溫度變化。這決定了您是選擇 非等溫流動 接口求解納維-斯托克斯方程和傳熱方程，還是可以忽略溫度變化而只求解納維-斯托克斯方程。這聽起來很容易。但要決定現在是否需要選擇一個湍流接口，或者層流方法是否足夠并不容易。
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教程內容實現以下模塊：
（1）圖像分割，構建三維數字巖心
（2）孔隙吼道分析，構建孔隙網絡模型
（3）單向流動模擬和fluent多相流動模擬
（4）力學加載變形模擬分析
附帶安裝包（2019）
COMSOL模擬堵塞血管支架流動、堵塞血管超彈性動脈壁支架擴張過程、擴張變形動脈壁的血液流動。 ￥224
本案例為COMSOL模擬堵塞血管支架流動、堵塞血管超彈性動脈壁支架擴張過程、擴張變形動脈壁的血液流動。
主要對支架擴張前后，血液流動分析，針對擴張前進行堵塞血管的流固耦合模擬和支架擴張后血管的流固耦合分析，收費內容包含四個文件，分別為堵塞血管的層流模擬文件、堵塞血管的支架擴張過程模擬文件、對擴張后的模型進行導出并重新劃分網格并對其血液流動進行模擬，三個仿真模擬文件（包含結果）和PPT。
注：本案例和另一視頻課程內容一樣。
圖一付費案列
圖二 支架擴張后的血液流動分析
圖三 支架擴張前的血液流動分析
圖四 支架擴張及血管壁變形情況
編輯
圖五 支架及血管網格劃分
展開 
STAR-CCM+模型實例：模擬簡單彎管流動 ----不同湍流模型的對比
所選擇的湍流模型
在該案例中選擇4個RANS模型，所選擇的湍流模型和模型相應的特征說明如下：
realizable k-ε model + all y+ treatment（默認模型）
法向應力為正，這意味著這個模型滿足在雷諾應力上的特定數學約束，與物理湍流流動一致。
與標準k-ε應用于平面流動和圓孔噴射相比，該模型的邊界層在強的逆壓梯度或流動分離下的仿真性能有所改善。
elliptic blending k-ε model + all y+ treatment
使用額外的方程來求解壁面影響。
適合于捕捉曲率的影響。
k-ω SST model + all y+ treatment
在壁面處直接使用k-，而在遠場使用混合的k-。
能更好的模擬流動分離和再附著。
不適合于模擬復雜內部流動。
elliptic blending RSM model + all y+ treatment
能夠捕捉曲率的影響和雷諾應力的各相異性。
不同湍流模型的影響和計算代價如下圖所示：
湍流模型總結
4.
展開 LS-DYNA中自適應ISPG方法的最新進展及其應用--回流焊、膠粘劑流動和涂層模擬
此外，還包含非牛頓流體模型，能夠模擬非牛頓粘性流動問題
私信回復“ISPG”可獲取相關模型及學習資料
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文章來源：Ansys 2023R1網絡研討會，作者：許敬曉博士，ANSYS高級研發工程師
視頻鏈接：LS-DYNA中自適應ISPG方法的最新進展及其應用--回流焊、膠粘劑流動和涂層模擬
技術校對：董驍， Ansys高級應用工程師；整理編輯：俞琴
國產CFD軟件VirtualFlow：超臨界流動傳熱模擬仿真，精準把握熱物性變化
4.總結
通過上述測試和對比分析，VirtualFlow軟件在超臨界流動傳熱模擬中的表現令人滿意。VirtualFlow提供了多種方法來準確表達超臨界流體的熱物性參數，包括直接插值方法、狀態方程和多項式擬合方法。這些方法能夠有效處理超臨界流體在擬臨界區域的復雜物性變化，確保模擬結果的準確性和可靠性。在實際應用中，VirtualFlow通過調用NIST物性庫，能夠便捷地實現超臨界流體熱物性的高精度插值計算。通過與商業軟件軟件的對比分析，VirtualFlow在超臨界水流動傳熱模擬中的結果與商業軟件高度一致，最大偏差僅為0.36%，驗證了VirtualFlow在處理超臨界工況下的流動傳熱問題時的適用性和準確性。
綜上所述，VirtualFlow軟件憑借其強大的物性處理能力和高效的數值計算性能，能夠為超臨界流動傳熱模擬提供可靠的解決方案，適用于能源、化工、航空航天等領域的復雜流動傳熱問題研究。
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此外，還包含非牛頓流體模型，能夠模擬非牛頓粘性流動問題
文章來源：Ansys 2023R1網絡研討會，作者：許敬曉博士，ANSYS高級研發工程師
CFX船舶螺旋槳流動模擬 ￥10
或者，流動模擬可用于流體動力學設計，因為它相對節省時間、人力和空間。在這個項目案例中，CFX模擬了船舶螺旋槳周圍的流動。
案例文件如下
歧管流動模擬案例 ￥1
歧管流動模擬 case data mesh
船舶螺旋槳流動模擬 ￥5
船舶螺旋槳流動模擬Flow-Simulation-Ship-Propeller.cfx
船舶需要推力才能前進，這可以通過旋轉船體后方的螺旋槳產生。傳統上，預測螺旋槳推力和扭矩需要進行模型試驗，但這耗時費力，需要人力和空間，而且成本高昂。相比之下，流體動力學設計可以采用流體動力學模擬，因為它能相對節省時間、人力和空間。本文模擬了船舶螺旋槳周圍的流體動力學流動。更多細節稍后奉上。模擬文件也已附上，可供下載。祝您使用愉快！
機械組件噴氣發動機的流動模擬 ￥15
機械組件噴氣發動機的流動模擬
flow simulation.mp4
Fidelity Pointwise：用于精確粘性流動模擬的平滑擠壓
解析邊界層的網格對于準確模擬粘性流動是絕對必要的。在這種情況下的決議意味著
足夠數量的單元格以捕獲跨邊界層的梯度
跨邊界層的細胞與細胞尺寸比的平滑變化
足夠小的近壁間距，
橫向網格線與墻壁的正交性，以及
形狀良好的細胞。
在這里，分辨率在很大程度上取決于應用的網格劃分技術。Fidelity Pointwise 中基于優化的平滑技術有望通過擠壓棱柱和六面體的混合物來準確解析粘性流中的邊界層。
混合網格中的平滑
Fidelity Pointwise 有兩種生成混合網格的技術：傳統的代數擠壓和各向異性四面體擠壓，也稱為T-Rex。這兩種技術都從三重或四重網格開始并向外推進，創建單元層（分別為棱柱和六面體）。T-Rex 是一種先進的層技術，它在名義上與壁正交的方向上向外移動擠壓前沿上的每個網格點，并使用規定的步長來實現適當的邊界層分辨率。
通過將每個擠出點連接回擠出前沿而產生的各向異性四面體被組合以形成棱柱或六面體的堆疊。T-Rex 包括廣泛的平滑方法來控制擠出軌跡、調整細胞形狀并避免與其他擠出前沿發生碰撞。
Fidelity Pointwise 中的代數擠壓由網格要遵循的定義軌跡組成，包括沿線擠壓、繞軸旋轉、沿用戶指定路徑以及垂直于初始網格。多種平滑選項對于確保代數技術生成非折疊網格是必要的，因為它們缺乏像 PDE 方法那樣的優雅數學基礎。
基于優化的平滑技術
在 Fidelity Pointwise 中引入混合細胞網格需要在擠壓方法中進行平滑處理，以解決細胞間的差異。除了支持同一網格中的混合單元類型外，新的平滑旨在優化單元形狀和尺寸以確保良好的邊界層分辨率。
展開 基于comsol的孔隙型介質中的流體流動模擬 ￥50
提供孔隙型介質模型建立方法，孔隙型介質中流動模擬及等效滲透率計算方法，具體內容在帖子后面。
COMSOL隨機參數化表面流體流動模擬
基于粗糙度表面的裂隙流研究對于理解地下水的流動、污染物傳輸以及與之相關的地質災害（如滑坡）等方面具有重要意義。本研究通過蒙特卡洛方法生成隨機表面形貌，并利用COMSOL Multiphysics對隨機參數化表面的微尺度流體流動進行模擬。
參數化表面模型采用CAD隨機粗糙度表面插件建立，插件可設置不同的表面起伏形態，以匹配相應的地形或研究不同表面參數下的流動特性。
在CAD內將模型截取表面部分，以sat格式導入到COMSOL內，完成三維隨機參數化表面幾何模型的建立。
在COMSOL內對模型劃分網格。
對模型設置邊界條件，使流體從模型左側流入，右側流出，計算并研究裂隙流體的流動特性。
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