粒子法CFD
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
粒子法CFD的視頻教程
基于Particleworks的噴泉建模仿真——一款基于粒子法的全新CFD軟件
基于Particleworks的噴泉建模仿真——一款基于粒子法的全新CFD軟件 適用人群：各行各業(yè)中存在工業(yè)流體問(wèn)題的企業(yè)及其工程師，廣大CFD仿真用戶、流體仿真興趣愛(ài)好者 基于Particleworks的噴泉建模仿真——一款基于粒子法的全新CFD軟件（免費(fèi)）【已結(jié)束】 直播時(shí)間：2022-09-29 19:30 課程背景： 生活中處處存在流體，流體現(xiàn)象與我們的生活息息相關(guān)
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粒子法CFD的實(shí)例教程
Winner – Particleworks Interface
總之，對(duì)多物體動(dòng)力學(xué)和粒子法CFD進(jìn)行耦合仿真時(shí)，利用專用RecurDyn/Particleworks界面可以得到高效準(zhǔn)確的結(jié)果。
易用性:從MBD仿真者的角度來(lái)看，會(huì)優(yōu)化考慮流體耦合仿真的易用性（Meshless和Wall生成的協(xié)同作用）
粒子法軟件的Meshless法預(yù)處理
RecurDyn/Particleworks界面中Wall創(chuàng)建的簡(jiǎn)便方法
輕松應(yīng)對(duì)各種設(shè)計(jì)更改的耦合仿真
為經(jīng)常要求CFD和MBD之間進(jìn)行耦合仿真的組件模型提供建模便利，例如鏈的潤(rùn)滑和軌道車輛通過(guò)水道（Chain、Track、Belt等）
流體與柔性體相互作用仿真
創(chuàng)新技術(shù)，可通過(guò)流體和柔性體相互作用來(lái)分析機(jī)械系統(tǒng)
在RecurDyn環(huán)境中方便后處理
在RecurDyn環(huán)境中提供多種后處理功能，包括檢查流體的行為
在RecurDyn環(huán)境中提供多種后處理功能，包括檢查流體的行為
機(jī)械系統(tǒng)中RecurDyn X Particleworks耦合仿真的特點(diǎn)
粒子法CFD可以輕松解決以往被認(rèn)為難以解決的問(wèn)題。
大多數(shù)機(jī)械系統(tǒng)所考慮的流體通常會(huì)遇到飛濺/自由曲面/移動(dòng)邊界的問(wèn)題。
利用粒子法的CFD軟件，只需生成流體粒子就可以輕松解決。
利用Meshless和GPU進(jìn)行高效的仿真。
展開(kāi) 基于傳統(tǒng)的CFD方法，想模擬一艘自動(dòng)在水中游弋的船并非那么容易。但是基于下一代的無(wú)網(wǎng)格粒子法CFD，這種復(fù)雜的自由運(yùn)動(dòng)剛體和流體的耦合變得非常簡(jiǎn)單。
首先，我們需要使用普通的CAD工具創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的橡皮筋船和流體域。要?jiǎng)?chuàng)建的幾何模型包括：
1.簡(jiǎn)單的船身
2.十字架形的推進(jìn)器
3.流體域（一個(gè)長(zhǎng)方體與橡皮筋船進(jìn)行布爾運(yùn)算）
4.一個(gè)容器
在shonDy軟件中，需要定義橡皮筋船為selfMotionBody，并給定推進(jìn)器一個(gè)運(yùn)動(dòng)模式，這里我們給定一個(gè)隨時(shí)間變化的旋轉(zhuǎn)角速度。這里的旋轉(zhuǎn)角速度為一個(gè)矢量，滿足右手定律。在模擬過(guò)程當(dāng)中，船身和推進(jìn)器作為一個(gè)整體滿足于流體相互作用下的自由運(yùn)動(dòng)規(guī)律。作為局部的構(gòu)件，推進(jìn)器按照用戶給定的角速度旋轉(zhuǎn)。然后，就可以輕松得到下面的模擬結(jié)果。
CFD模擬不是動(dòng)畫(huà)片
CFD模擬不是動(dòng)畫(huà)片
CFD模擬不是動(dòng)畫(huà)片
這里肯定有朋友會(huì)問(wèn)，可以模擬真實(shí)的船只嗎？答案是可以的，當(dāng)然計(jì)算量是個(gè)不容忽視的問(wèn)題，往往需要上百甚至上千個(gè)核計(jì)算幾天時(shí)間。
上圖是模擬一個(gè)帶推進(jìn)船只落入水中的過(guò)程。
展開(kāi) ┃ 仿真過(guò)程
①洗衣機(jī)懸架的動(dòng)力學(xué)精確建模
②懸架物理試驗(yàn)與仿真的相關(guān)性
③對(duì)整臺(tái)洗衣機(jī)進(jìn)行仿真并分析其振動(dòng)特性
④通過(guò)與CFD的聯(lián)合仿真進(jìn)行流體平衡器分析
⑤洗衣機(jī)減振裝置（例如懸架和流體平衡器）減振效果的研究，以及振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理
┃關(guān)鍵分析技術(shù)
洗衣機(jī)懸架非線性特征的數(shù)學(xué)建模（摩擦、氣動(dòng)、粘性）
使用參數(shù)建模進(jìn)行高效建模和優(yōu)化
使用子系統(tǒng)縮短建模時(shí)間
使用ParticleWorks的基于粒子法的CFD
RecurDyn和ParticleWorks的聯(lián)合仿真（MBD 和CFD之的聯(lián)合仿真）
振動(dòng)特征分析的后處理（FFT、Campbell Diagram（坎貝爾圖）等）
┃RecurDyn工具包
RecurDyn/Professional
RecurDyn/AutoDesign
Particleworks 界面
┃面臨的工程問(wèn)題
用于振動(dòng)評(píng)估的準(zhǔn)確仿真模型
洗衣機(jī)不同重量和偏心條件下的振動(dòng)評(píng)價(jià)
懸架的非線性特征
洗衣機(jī)振動(dòng)評(píng)估的仿真技術(shù)需要考慮流體平衡器的影響
脫水期間振動(dòng)的識(shí)別
減少建模和分析時(shí)間的需求
┃解決方案
使用Expressions（函數(shù)表達(dá)式）描述各種非線性懸架的數(shù)學(xué)特性
通過(guò)懸架子系統(tǒng)和參數(shù)化建模簡(jiǎn)化模型并節(jié)省時(shí)間
對(duì)比懸架非線性特性實(shí)測(cè)與分析結(jié)果，并提高分析精度
使用AutoDesign求得懸架模型參數(shù)的最優(yōu)值
實(shí)現(xiàn)反映各種條件下振動(dòng)分析的洗衣機(jī)建模
通過(guò)與基于粒子法的CFD進(jìn)行聯(lián)合仿真
展開(kāi) Altair宣布CFD仿真軟件Altair AcuSolve?和三維渲染和動(dòng)畫(huà)工具Thea Render，現(xiàn)提供對(duì)NVIDIA GPU的增強(qiáng)支持，速度比使用同等配置的CPU快4倍！
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(yàn)證，縮短產(chǎn)品仿真和迭代所需時(shí)間，從而加速產(chǎn)品上市。
利用 Altair ultraFluidX
對(duì)Altair CX-1概念設(shè)計(jì)進(jìn)行外部空氣動(dòng)力學(xué)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(shè)計(jì)的湍流和熱傳遞來(lái)模擬流體流動(dòng)。借助NVIDIA GPU，AcuSolve用戶可以執(zhí)行的仿真速度比使用同等配置的CPU快4倍。
通過(guò)在NVIDIA RTX服務(wù)器上使用基于GPU的CFD求解器，大規(guī)模CFD模擬現(xiàn)在只需數(shù)小時(shí)而不是數(shù)天。
展開(kāi) QI的劃分結(jié)果如下：
Edge deviation關(guān)注節(jié)點(diǎn)與曲線邊界的偏離距離以及相鄰單元邊的夾角
Edge deviation的劃分結(jié)果如下：
Surface deviation關(guān)注節(jié)點(diǎn)與曲面的偏離距離以及單元間的夾角，常用于CFD等關(guān)注幾何曲率捕捉的應(yīng)用。
Surface deviation的劃分結(jié)果如下：
Rigid body mesh意在用最少的單元捕捉到足夠高的幾何精度，和Surface deviation類似，但是Rigid body mesh不關(guān)心單元質(zhì)量。常用于結(jié)構(gòu)剛體件的網(wǎng)格離散以及粒子法CFD軟件包面的創(chuàng)建。
Rigid body mesh的劃分結(jié)果如下：
其中size and bias方法是最復(fù)雜也最強(qiáng)大的，接下來(lái)的內(nèi)容都是假設(shè)在size and bias子面板下操作。
1、 左下角的interactive開(kāi)關(guān)，大部分情況下應(yīng)該打開(kāi)它，只有當(dāng)曲面數(shù)量眾多，希望先快速用設(shè)置好的參數(shù)劃分一個(gè)初始網(wǎng)格的時(shí)候我們才把該開(kāi)關(guān)切換到automatic，這時(shí)就不能進(jìn)行網(wǎng)格的交互調(diào)整了（一般認(rèn)為正是這些交互功能使automesh變得無(wú)比強(qiáng)大），這時(shí)生成網(wǎng)格所需的時(shí)間會(huì)大幅度降低。
2、meshtype控制單元形狀，最常見(jiàn)的是使用mixed
還可以在advanced里面對(duì)映射和非映射的曲面分開(kāi)設(shè)置
3、connectivity設(shè)置如何控制新網(wǎng)格和周邊已經(jīng)劃分好網(wǎng)格的曲面的關(guān)系，正確理解這個(gè)選項(xiàng)對(duì)用好automesh至關(guān)重要！
展開(kāi) 
粒子法CFD的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
粒子法CFD的最新內(nèi)容
利用粒子法的CFD軟件，只需生成流體粒子就可以輕松解決。
利用Meshless和GPU進(jìn)行高效的仿真。
RecurDyn/ProcessNet實(shí)現(xiàn)了柔性體包裝袋的自動(dòng)化建模
?基于RecurDyn和ParticleWorks實(shí)現(xiàn)流固耦合分析（FSI）
?利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證，并由此選擇考慮模型的可靠性和CPU時(shí)間之間平衡的最佳粒子大小和數(shù)值參數(shù)
▎關(guān)鍵仿真技術(shù)
?MFBD技術(shù)可處理包括大變形和接觸、摩擦等的非線性行為
?基于粒子法的
ParticleWorks是基于MPS（Moving Particle Semi-implicit）移動(dòng)粒子半隱式法的CFD分析軟件，可以很好地模擬齒輪箱內(nèi)的飛濺潤(rùn)滑過(guò)程。用戶不必對(duì)幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行繁瑣的網(wǎng)格劃分，直接設(shè)置齒輪幾何為旋轉(zhuǎn)邊界，并用一群粒子替代齒輪箱內(nèi)部的流體。
用粒子仿真法與CFD傳統(tǒng)方法相結(jié)合，能夠互相彌補(bǔ)，達(dá)到降本增效的效果。主要應(yīng)用軟件是ANSYS Particle Works，是一款粒子仿真軟件，不需要投入大量精力在幾何簡(jiǎn)化和生成網(wǎng)格上，同時(shí)采用高效的GPU進(jìn)行求解計(jì)算，大大節(jié)省了計(jì)算時(shí)間。Particle Works可用于自由表面流動(dòng)計(jì)算、流動(dòng)-顆粒耦合、流動(dòng)-多體動(dòng)力學(xué)耦合、流動(dòng)-共軛換熱等場(chǎng)景。
借助接口可導(dǎo)出至流體軟件Particleworks(基于移動(dòng)粒子法的CFD工具)中自動(dòng)進(jìn)行油液分布和攪油損失計(jì)算。
通過(guò)與CFD的聯(lián)合仿真進(jìn)行流體平衡器分析
⑤洗衣機(jī)減振裝置（例如懸架和流體平衡器）減振效果的研究，以及振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理
┃關(guān)鍵分析技術(shù)
洗衣機(jī)懸架非線性特征的數(shù)學(xué)建模（摩擦、氣動(dòng)、粘性）
使用參數(shù)建模進(jìn)行高效建模和優(yōu)化
使用子系統(tǒng)縮短建模時(shí)間
使用ParticleWorks的基于粒子法的
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(yàn)證，縮短產(chǎn)品仿真和迭代所需時(shí)間，從而加速產(chǎn)品上市。
常用于結(jié)構(gòu)剛體件的網(wǎng)格離散以及粒子法CFD軟件包面的創(chuàng)建。
Rigid body mesh的劃分結(jié)果如下：
其中size and bias方法是最復(fù)雜也最強(qiáng)大的，接下來(lái)的內(nèi)容都是假設(shè)在size and bias子面板下操作。
上圖是我重點(diǎn)圍繞粒子法對(duì)常用CFD方法的一個(gè)簡(jiǎn)單分類，并非以偏概全。如果詳細(xì)地整理CFD算法，可以有上百種之多。為了有的放矢，上圖作為一個(gè)不完全分類展示給大家。
1.有限體積法
這是目前CFD領(lǐng)域最成熟的算法。該算法是將流體的Euler控制方程在單元控制體內(nèi)進(jìn)行積分后離散求解。目前大家常用的CFD軟件，例如Fluent，CFX，Starccm+和OpenFoam等都是主要基于這種方法。
但是基于下一代的無(wú)網(wǎng)格粒子法CFD，這種復(fù)雜的自由運(yùn)動(dòng)剛體和流體的耦合變得非常簡(jiǎn)單。
首先，我們需要使用普通的CAD工具創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的橡皮筋船和流體域。
