帆船航行多相流仿真的案例
Fluent帆船航行仿真全攻略：動(dòng)網(wǎng)格×多相流案例教學(xué)包（含源文件+全程操作講解視頻） ￥150
船舶在真實(shí)水域中的航行涉及復(fù)雜的流體動(dòng)力學(xué)問題，尤其當(dāng)船體動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)與氣液兩相流耦合時(shí)，仿真難度呈指數(shù)級(jí)上升！本案例基于Fluent深度還原帆船航行場景，攻克兩大技術(shù)壁壘：動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)精準(zhǔn)模擬船體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的網(wǎng)格拓?fù)渥兓苊庖騽×易冃螌?dǎo)致的求解發(fā)散；多相流VOF模型精確捕捉船體-波浪-空氣的交互細(xì)節(jié)，如興波阻力、飛濺流場及尾部渦旋，需平衡相間界面捕捉精度與計(jì)算穩(wěn)定性。案例完整提供參數(shù)化cas文件、dat文件和高適配性網(wǎng)格及逐幀講解視頻，手把手演示動(dòng)網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置、多相流收斂技巧與瞬態(tài)結(jié)果診斷，直擊仿真痛點(diǎn)，助您繞過數(shù)月試錯(cuò)周期！無論是科研攻關(guān)、工程優(yōu)化還是教學(xué)實(shí)踐，本案例均為不可多得的實(shí)戰(zhàn)資源，購買即享“開箱即用”的高效學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓復(fù)雜仿真難題迎刃而解！
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展開 自主水下航行器 (AUV) | 近實(shí)時(shí)仿真與控制助力實(shí)現(xiàn)水下機(jī)動(dòng)航行
代碼的生成和驗(yàn)證
通過仿真確定了可能有效的控制策略后，該團(tuán)隊(duì)沿兩條路徑之一準(zhǔn)備在 AUV 上進(jìn)行測試。在某些情況下，只需根據(jù) Simulink 控制器模型編寫控制代碼。或者，使用 Simulink Coder? 直接從模型生成C 代碼，并使用 ROS Toolbox 將其作為獨(dú)立的機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS) 節(jié)點(diǎn)部署在 AUV 上。
當(dāng)在 AUV 上測試控制器時(shí)，通常是在貯水池或海中進(jìn)行現(xiàn)場測試期間，團(tuán)隊(duì)將航行器的性能和行為與仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。大家一致認(rèn)為，從定性的角度而言，AUV 在現(xiàn)場測試中的行為與仿真行為很相似（圖5）。
圖 5. 現(xiàn)場測試中的AUV 的時(shí)間序列圖像（左）和仿真中的對(duì)應(yīng)圖像（右）。
當(dāng)前和將來的研究
在執(zhí)行水下機(jī)動(dòng)航行時(shí)，AUV 處于需要精準(zhǔn)控制的作業(yè)模式。AUV 的第二種作業(yè)模式適用于在開放水域中遠(yuǎn)距離航行。該模式優(yōu)先考慮的是路徑跟隨和最小能耗，而不是精準(zhǔn)定向。基于這兩種作業(yè)模式，該團(tuán)隊(duì)當(dāng)前正在研究更高級(jí)的策略，以便在不同控制器之間進(jìn)行自適應(yīng)切換。
該團(tuán)隊(duì)小組還將利用建模和仿真來評(píng)估可能對(duì) AUV 本身所作的改進(jìn)。例如，有位同事在 AUV 被控對(duì)象模型的前端增設(shè)了一個(gè)抓手。盡管還沒有抓手的物理硬件，但該同事借助仿真設(shè)計(jì)了一個(gè) LQR 控制器，該控制器可對(duì)使用抓手時(shí)可能遇到的沖激載荷和其他擾動(dòng)作出正確的響應(yīng)。該團(tuán)隊(duì)也將探索類似抓手的應(yīng)用。該抓手裝在 AUV 的側(cè)面，使航行器能夠鎖定到一個(gè)或多個(gè)相同的 AUV，并開始作為一個(gè)多智能體系統(tǒng)運(yùn)行。
展開 基于Icepak的水下航行器電池艙段散熱仿真分析
摘 要：針對(duì)水下航行器的鋰電池組發(fā)熱問題，利用ANSYS Icepak軟件對(duì)不同散熱條件下的電池艙段內(nèi)溫度氣流分布情況進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明：相比于艙內(nèi)空氣自然對(duì)流冷卻，使用風(fēng)冷散熱可大幅降低電池組平均溫度，并改善電芯之間的溫差，有利于提高電池組的環(huán)境適應(yīng)性和放電功率，進(jìn)而提升水下航行器的安全性和可靠性。
關(guān)鍵詞：鋰電池;Icepak;散熱仿真;水下航行器溫度場;
0 引言
隨著鋰電池的蓬勃發(fā)展，水下航行器越來越多的使用鋰電池作為動(dòng)力能源。為滿足水下航行器的能量和功率需求，鋰電池組常采用單體密堆積方式成組，且水下航行器的電池艙段為密封環(huán)境，鋰電池組長時(shí)間高倍率放電所產(chǎn)生的熱量容易積累，導(dǎo)致部分單體電池溫度過高，發(fā)生內(nèi)短路，進(jìn)而引發(fā)熱失控[1]。因此，對(duì)水下航行器的電池艙段進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)及仿真分析，對(duì)保證水中裝備鋰電池組的安全可靠工作具備重要意義。
本文以水下航行器電池艙段為研究對(duì)象，利用Icepak有限元分析軟件對(duì)不同條件下艙內(nèi)空氣自然對(duì)流散熱和風(fēng)冷散熱的電池艙段溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬，得到不同風(fēng)機(jī)功率、風(fēng)機(jī)方向、電池單元間隙條件下電池艙段內(nèi)部的溫度氣流分布，分析了電池艙段內(nèi)部傳熱特性，并研究了影響電池艙段溫度場的主要因素。
1 計(jì)算模型
1.1 模型簡化
水下航行器電池艙段一般較長，電池艙段內(nèi)沿軸向的熱量傳遞極少，為節(jié)約計(jì)算時(shí)間，將電池艙段的熱仿真簡化電池模塊艙段熱仿真分析。此外，電池艙段內(nèi)各種螺釘、導(dǎo)線和鋁合金外框等對(duì)電池溫度場的影響很小，故在熱仿真分析時(shí)也將其省略。電池模塊由8個(gè)電池單元堆積組成，電池單元由8個(gè)單體電芯串聯(lián)組成，對(duì)64個(gè)電芯從左下方開始，順時(shí)針依次編號(hào)，電池模塊艙段模型及電芯標(biāo)號(hào)如圖1所示。
展開 Ansys仿真技術(shù)助力新西蘭酋長隊(duì)成功衛(wèi)冕美洲杯帆船賽
這種方法幫助賽隊(duì)生成了帆船的數(shù)字樣機(jī)，用于測試、評(píng)估和優(yōu)化帆船性能，避免了成本高昂的物理風(fēng)洞測試和拖曳水池測試。
新西蘭酋長隊(duì)賽事帆船 "Te Rehutai"號(hào)在水面滑翔（圖片來源：新西蘭酋長隊(duì)）
Ansys幫助賽隊(duì)改善帆船水面以上的空氣動(dòng)力學(xué)性能和水面以下的流體動(dòng)力學(xué)性能，測量帆船在不同航行條件下的行為方式。通過仿真驗(yàn)證，帆船不僅能承受航行中的超強(qiáng)載荷，還最大程度降低了碳纖維復(fù)合材料的重量。此外，在Ansys的支持下賽隊(duì)將設(shè)計(jì)概念審核時(shí)間從6個(gè)月縮短至1周。
新西蘭酋長隊(duì)空氣動(dòng)力學(xué)協(xié)調(diào)員Steve Collie表示：“雖然面臨極強(qiáng)的對(duì)手，但我們成功地在新西蘭衛(wèi)冕美洲杯，我們?yōu)榇烁械叫老踩f分。Ansys仿真軟件一直是我們結(jié)構(gòu)和空氣動(dòng)力學(xué)研發(fā)的核心工具。通過使用Ansys仿真軟件運(yùn)行無數(shù)次的仿真，我們準(zhǔn)確預(yù)測出這些競技帆船的性能，然后持續(xù)優(yōu)化和提升我們的參賽帆船 ‘Te Rehutai’號(hào)，仿真為我們的賽事保駕護(hù)航，這當(dāng)然也持續(xù)到最后一場賽事。”
通過利用Ansys仿真軟件為賽隊(duì)提供流體仿真結(jié)果獲得帆船航行方式
新西蘭酋長隊(duì)在設(shè)計(jì)周期的早期就運(yùn)用Ansys進(jìn)行仿真，大幅優(yōu)化其參賽帆船的性能。
新西蘭酋長隊(duì)專屬的Ansys渠道合作伙伴LEAP澳大利亞有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理Nick Goodall指出：“在該賽事的物理測試受到限制的情況下，新西蘭酋長隊(duì)借助Ansys仿真技術(shù)開展全面的流體力學(xué)仿真和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真，幫助他們迅速、可靠、且經(jīng)濟(jì)地測試多種設(shè)計(jì)概念。能與新西蘭酋長隊(duì)建立長期合作是我們的榮幸，他們是我們國家全體工程師們的偶像。他們此次的成功衛(wèi)冕證明仿真是創(chuàng)新的強(qiáng)大動(dòng)力，幫助我們達(dá)成工程目標(biāo)，帶來競爭優(yōu)勢。
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Ansys仿真技術(shù)助力新西蘭酋長隊(duì)成功衛(wèi)冕美洲杯帆船賽
這種方法幫助賽隊(duì)生成了帆船的數(shù)字樣機(jī)，用于測試、評(píng)估和優(yōu)化帆船性能，避免了成本高昂的物理風(fēng)洞測試和拖曳水池測試。
新西蘭酋長隊(duì)賽事帆船 "Te Rehutai"號(hào)在水面滑翔（圖片來源：新西蘭酋長隊(duì)）
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新西蘭酋長隊(duì)空氣動(dòng)力學(xué)協(xié)調(diào)員Steve Collie表示：“雖然面臨極強(qiáng)的對(duì)手，但我們成功地在新西蘭衛(wèi)冕美洲杯，我們?yōu)榇烁械叫老踩f分。Ansys仿真軟件一直是我們結(jié)構(gòu)和空氣動(dòng)力學(xué)研發(fā)的核心工具。通過使用Ansys仿真軟件運(yùn)行無數(shù)次的仿真，我們準(zhǔn)確預(yù)測出這些競技帆船的性能，然后持續(xù)優(yōu)化和提升我們的參賽帆船 ‘Te Rehutai’號(hào)，仿真為我們的賽事保駕護(hù)航，這當(dāng)然也持續(xù)到最后一場賽事。”
通過利用Ansys仿真軟件為賽隊(duì)提供流體仿真結(jié)果獲得帆船航行方式
新西蘭酋長隊(duì)在設(shè)計(jì)周期的早期就運(yùn)用Ansys進(jìn)行仿真，大幅優(yōu)化其參賽帆船的性能。
新西蘭酋長隊(duì)專屬的Ansys渠道合作伙伴LEAP澳大利亞有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理Nick Goodall指出：“在該賽事的物理測試受到限制的情況下，新西蘭酋長隊(duì)借助Ansys仿真技術(shù)開展全面的流體力學(xué)仿真和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真，幫助他們迅速、可靠、且經(jīng)濟(jì)地測試多種設(shè)計(jì)概念。能與新西蘭酋長隊(duì)建立長期合作是我們的榮幸，他們是我們國家全體工程師們的偶像。他們此次的成功衛(wèi)冕證明仿真是創(chuàng)新的強(qiáng)大動(dòng)力，幫助我們達(dá)成工程目標(biāo)，帶來競爭優(yōu)勢。
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這種方法幫助賽隊(duì)生成了帆船的數(shù)字樣機(jī)，用于測試、評(píng)估和優(yōu)化帆船性能，避免了成本高昂的物理風(fēng)洞測試和拖曳水池測試。
新西蘭酋長隊(duì)賽事帆船 "Te Rehutai"號(hào)在水面滑翔（圖片來源：新西蘭酋長隊(duì)）
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展開 案例 | 基于CFD仿真的潛航器不同航行狀態(tài)下阻力特性模擬與評(píng)估
1、簡述
水下航行器（UUV）作為一種海洋探測裝備，具備體積小、隱身性好、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、成本低和可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得它們在海洋探索、科學(xué)研究、軍事偵察等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，其在現(xiàn)代海洋探測和軍事領(lǐng)域中占據(jù)著越來越重要的地位。
水下航行器在航行時(shí)，會(huì)受到水流的阻力，其在航行過程中的阻力性能會(huì)影響其快速性, 水下航行器的快速性是評(píng)價(jià)其綜合航行性能的一項(xiàng)重要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)。隨著各種反潛設(shè)備的發(fā)展，水下航行器的航行安全問題不容忽視，提高航行器的快速性已經(jīng)成為各國重要的軍事研究課題，因而對(duì)其阻力的預(yù)報(bào)精度也有了更高的要求，suboff潛艇作為一種常見的水下航行器模型，曾在國際上被各大海洋強(qiáng)國進(jìn)行充分的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究，本文以suboff模型對(duì)水下航行器阻力計(jì)算展開介紹。
2、計(jì)算方法
2.1幾何模型
在本研究中，在數(shù)值模擬中主要考慮的模型為全附體 SUBOFF 模型（配置8）[1]。設(shè)計(jì)的 CAD 模型的尺寸如圖1所示。SUBOFF 模型是一個(gè)軸對(duì)稱船體，總長度為 4.356 m，等直段最大直徑 D 為 0.508 m。SUBOFF 型號(hào)在船體上方有一個(gè)艦橋，其前緣位于距船頭 0.924 米（1.820D）處，后緣距離 1.293 米（2.545D），因此艦橋的總長度為 0.368 米（0.724D）。船尾有四個(gè)相同的附件，呈“十”字形布置（垂直和水平控制平面）。
圖 1 具有完全附體suboff潛艇模型/側(cè)視圖（左）和正視圖（右）
2.2 數(shù)值方法
在本研究中，數(shù)值模擬的湍流雷諾數(shù)均在107以上，采用了RANS方程求解，其以笛卡爾張量形式書寫的連續(xù)性和動(dòng)量方程分別如下：
其中，ρ 是體積分?jǐn)?shù)平均密度；u 是流動(dòng)速度，可以分解為均值 和波動(dòng)分量u’；p 是壓力項(xiàng)；μ 是動(dòng)力粘度。
展開 設(shè)計(jì)仿真 | 高壓反應(yīng)釜深度機(jī)理多相流仿真案例
長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司（簡稱長沙有色院）為了應(yīng)對(duì)以上技術(shù)挑戰(zhàn)，使用海克斯康工業(yè)軟件Cradle CFD對(duì)高壓反應(yīng)釜進(jìn)行了深入研究，通過仿真建立了冶煉高壓反應(yīng)釜實(shí)時(shí)液位監(jiān)測及優(yōu)化控制系統(tǒng)，最終成果應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)同智能制造平臺(tái)。
Part.01
海克斯康解決方案
高壓反應(yīng)釜深度機(jī)理多相流仿真
構(gòu)建高壓反應(yīng)釜深度機(jī)理/大數(shù)據(jù)融合的智慧大模型，是解決這一問題的有效路徑，成果基于500萬網(wǎng)格劃分，首次構(gòu)建了采用自由液面的高壓反應(yīng)釜內(nèi)部氣、固、液三相耦合多場動(dòng)態(tài)模型，提供了精細(xì)化管控感知數(shù)據(jù)來源，達(dá)成科研促產(chǎn)目的，平臺(tái)累計(jì)創(chuàng)效1000余萬元。
本次計(jì)算采用了海克斯康旗下的Cradle CFD軟件，該軟件具有強(qiáng)大的前處理功能，針對(duì)復(fù)雜模型，能夠快速劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格為核心的多面體網(wǎng)格；同時(shí)具備強(qiáng)大的多相流功能，適應(yīng)于氣、固、液等復(fù)雜多相流仿真；并且具備強(qiáng)大的DEM功能，對(duì)于固體顆粒物在反應(yīng)釜內(nèi)顆粒動(dòng)力學(xué)仿真有較好的效果，同時(shí)可以后期應(yīng)用于礦石篩選，輸送等仿真；并具備高魯棒性，強(qiáng)大后處理，易上手等特點(diǎn)，適合于本單位。
Part.02
關(guān)于長沙有色院
長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司（簡稱長沙有色院）于1953年正式成立，國家高新技術(shù)企業(yè)，是我國最早成立的大型綜合性設(shè)計(jì)研究單位之一，隸屬于中國鋁業(yè)集團(tuán)有限公司，為中鋁國際工程股份有限公司的全資子公司。
展開 通用流體仿真軟件VirtualFlow 2023：高效易用的多相流仿真平臺(tái)（免費(fèi)試用）
</p><p><strong> </strong></p><p><strong>求解：計(jì)算穩(wěn)定高效，在多相流及復(fù)雜湍流方面有突出優(yōu)勢</strong></p><p>? 多尺度多相流模型：適用于不同尺度問題、不同流型下的兩相流和多相流計(jì)算，可處理界面追蹤、系綜平均、拉格朗日顆粒追蹤等問題。高精度界面追蹤，采用Level-Set方法在計(jì)算兩相表面張力時(shí)更為精確。</p><p>? 豐富的相變模型：提供包括直接相變模型和基于經(jīng)驗(yàn)公式的相變模型，且所有模型均有相關(guān)驗(yàn)證支持，用戶可針對(duì)實(shí)際工況進(jìn)行選用。</p><p>? 復(fù)雜流體模型：內(nèi)置了粘塑性模型，包含賓漢流體、剪切稀化和觸變性；粘彈性模型，包含Oldroyd-B 流體模型、Giesekus流體模型和PTT 流體模型，可滿足非牛頓流體的計(jì)算需求；水合物模型，包括：生成模型、變異模型(輕碳至甲烷)、水合物形成中的釋熱模型、流變模型、分解模型、固體水合物融化模型。</p><p> </p><p><strong>后處理：快速呈現(xiàn)結(jié)果，分析樣式豐富多樣</strong></p><p>? 支持多種常規(guī)分析：如云圖、矢量圖、自定義區(qū)域、切片、等值面、流線。</p><p>? 實(shí)時(shí)在線監(jiān)控：支持求解后的離線后處理分析，以及求解過程中的在線后處理監(jiān)控。</p><p>? 同時(shí)支持輸出ParaView等第三方結(jié)果格式。
展開 COMSOL多相流仿真方法
多相流通常包括氣-液、液-液、液-固、氣-固、氣-液-液、氣-液-固或氣-液-液-固混合物的流動(dòng)。本系列文章主要討論氣-液和液-液混合物的建模與仿真，并簡單介紹固-氣和固-液混合物仿真。此外，我們還將介紹 COMSOL 軟件的CFD 模塊和微流體模塊中的一些案例模型和仿真策略。
不同尺度的多相流仿真
通過數(shù)值仿真可以研究不同尺度的多相流。最小的尺度在幾分之一微米左右，而最大的尺度可達(dá)幾米或幾十米。不同的尺度甚至可以相差大約 8 個(gè)數(shù)量級(jí)，最大的尺度可能比最小的尺度大 1 億倍。這表明在整個(gè)尺度范圍內(nèi)，使用同一個(gè)力學(xué)模型在數(shù)值上無法解析從最小尺度到最大尺度的多相流。因此，多相流仿真通常被劃分為不同的尺度。
在較小的尺度上，可以對(duì)相邊界的形狀進(jìn)行詳細(xì)建模；例如，氣泡與液體之間的氣液界面的形狀。在 COMSOL 軟件中，這種模型稱為分離多相流模型，通常使用表面追蹤法來描述此類模型。
在較大的尺度上，如果必須詳細(xì)描述相邊界，那么模型方程根本無法求解。反之，我們可以使用場，例如體積分?jǐn)?shù)，來描述不同的相，而在所謂的分散多相流模型方程中，例如表面張力、浮力和相邊界之間的傳遞等相間效應(yīng)被看作源和匯。
分離多相流模型詳細(xì)描述了相邊界，而分散多相流模型只考慮分散在連續(xù)相中的相的體積分?jǐn)?shù)。
上圖顯示了分離和分散多相流模型的主要區(qū)別。在上述兩個(gè)示例中，均使用函數(shù) Φ 來描述氣相和液相。但是，在分離多相流模型中，不同相之間相互排斥，并存在一個(gè)清晰的相邊界，在此邊界上相場函數(shù) Φ 發(fā)生突變。除了追蹤相邊界的位置以外，相場函數(shù)沒有任何物理意義。
在分散多相流模型中，函數(shù) Φ 描述了氣相（分散相）和液相（連續(xù)相）的局部平均體積分?jǐn)?shù)。
展開 多相流在仿真中的應(yīng)用和展望
全自動(dòng)洗碗機(jī)的多相流模擬只是其完整的多物理場系統(tǒng)仿真的一部分，完整仿真流程還包括：ANSYS SpaceClaim快速創(chuàng)建初始模型和多種替代設(shè)計(jì)模型；ANSYS Mechanical進(jìn)行線性和非線性仿真，以流致振動(dòng)、噪音和疲勞性能為目標(biāo)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；ANSYS Electronics and Systems提供電機(jī)、控制顯示和傳感器相關(guān)解決方案。
全自動(dòng)洗碗機(jī)的瞬態(tài)多相流仿真需要多種不同的模擬功能：噴霧、液膜、體積分?jǐn)?shù)、相變等。
多相流模擬仿真在核電領(lǐng)域的應(yīng)用及展望
例如，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)多相流模型進(jìn)行優(yōu)化和參數(shù)調(diào)整，提高模型的預(yù)測能力；通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析多相流模擬數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)隱藏的物理規(guī)律和特征等；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生成代理模型，加快復(fù)雜裝備優(yōu)化迭代速度。
圖 7 VirtualFlow中人工智能的應(yīng)用
多相流模型在核電領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛而深入，涵蓋了核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)與優(yōu)化、熱工水力分析、安全分析與評(píng)估、事故模擬與研究等多個(gè)方面，為核電站的安全、高效運(yùn)行提供了有力的技術(shù)支持。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的不斷發(fā)展，多相流模型在核電領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。
計(jì)算流體力學(xué)--多相流仿真專題
有關(guān)凝固?熔化仿真的討論在這一章就要結(jié)束了。現(xiàn)在不僅能模擬液體的凝固及固體的熔化等過程，就是包括氣相在內(nèi)的氣液固三湘流的模擬，也正在成為現(xiàn)實(shí)可能。這樣的軟件就可以適用于各種各樣的計(jì)算模擬對(duì)象。
來源：MSC軟件
多相流在仿真中的應(yīng)用和展望（上）
翻譯：趙亞 上海安世亞太流體應(yīng)用工程師
文章發(fā)布：上海安世亞太官方訂閱號(hào)（搜索：PeraShanghai）
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編者按
作者分析了多相流的分類、仿真方法及未來發(fā)展方向，深入剖析了真實(shí)的產(chǎn)品案例和行業(yè)解決方案，并提出ANSYS仿真工具可以快速、高效地解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)在多相流仿真中遇到的挑戰(zhàn)，為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)節(jié)約成本。
無論是設(shè)計(jì)高超聲速運(yùn)載工具的除冰系統(tǒng)、進(jìn)行血液酶測試，還是輸送和熔化稀有金屬粉末化合物以進(jìn)行增材制造，或是為偏遠(yuǎn)地區(qū)配制一套過濾系統(tǒng)以提供潔凈的飲用水，工程師都需要考慮液體、固體和氣體之間的相互作用。在這些不盡相同的多相流應(yīng)用中，每一種仿真都需要不同的建模方法。
40多年來，ANSYS開發(fā)了可以精確模擬多相流的仿真工具，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，以預(yù)測產(chǎn)品性能。
精確的多相流仿真依賴于精確的物理模型
精確的多相流模擬依賴于各相之間的機(jī)械、熱和化學(xué)相互作用的精確預(yù)測，但是觀測這些物理過程成本高昂甚至?xí)龅诫y以觀測的問題。現(xiàn)在，工程師可以依靠多相流建模與仿真技術(shù)，深入了解并掌握提高效率、產(chǎn)量、安全性、可靠性的要素。
■ 多相流模擬可以展現(xiàn)隨地點(diǎn)位置變化的流型狀態(tài)。例如，油氣井底的流型可能完全是單相液體，但隨著高度升高，氣泡逐漸生成，流型會(huì)過渡到多相狀態(tài)。
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翻譯：趙亞 上海安世亞太CFD高級(jí)應(yīng)用工程師
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編者按
上周我們談到多相流的分類及仿真方法，如果大家記憶有些模糊的話，點(diǎn)此鏈接來回憶上篇內(nèi)容吧！接下來作者會(huì)進(jìn)行案例分析和行業(yè)解決方案解析，展示ANSYS在多相流仿真領(lǐng)域的運(yùn)用。
多相流仿真展望
即使當(dāng)今多相流仿真功能已經(jīng)十分強(qiáng)大，但是工程師仍在努力推進(jìn)多相流仿真的邊界。
他們將融入并模擬更多的物理模型：物化反應(yīng)、運(yùn)動(dòng)物體、高速、尺寸變化、相變和熱交換，并解決更大規(guī)模物理系統(tǒng)的問題。例如，一家能源生產(chǎn)商對(duì)油水重力分離器進(jìn)行了模擬，網(wǎng)格總數(shù)超過10億個(gè)單元。
除了石油和天然氣，化工、電力、汽車、航空航天和海工裝備等工業(yè)領(lǐng)域也在更多地應(yīng)用多相流模擬。
例如，泳裝生產(chǎn)廠商Speedo應(yīng)用多相流模擬優(yōu)化護(hù)目鏡設(shè)計(jì)。相比于游泳者體型，液滴尺寸非常小，護(hù)目鏡模擬需要高精度網(wǎng)格捕捉液滴作用力。水膜厚度至少需要10個(gè)網(wǎng)格單元解析計(jì)算，進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)格總數(shù)急劇增加。
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