積鼎CFD VirtualFlow
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
積鼎CFD VirtualFlow的視頻教程
積鼎CFD VirtualFlow案例實(shí)操課
VirtualFlow實(shí)操及應(yīng)用（第一期）本期課程內(nèi)容概要：1.VirtualFlow基本功能概述2.單相流仿真案例實(shí)操3.多相流仿真案例實(shí)操4.高級(jí)初始化功能基礎(chǔ)實(shí)操5.互動(dòng)交流&答疑
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積鼎CFD VirtualFlow的實(shí)例教程
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</div><p><br></p><p>由積鼎科技自主研發(fā)的通用流體仿真軟件Virtualflow是一款專注于多相流仿真的國(guó)產(chǎn)自主CFD軟件，它采用了笛卡爾網(wǎng)格技術(shù)，為用戶提供了一個(gè)高效、易用的一站式流體仿真平臺(tái)。</p><p>采用獨(dú)創(chuàng)的浸沒(méi)表面技術(shù)（IST），可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入CAD文件后，自動(dòng)生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，并且可根據(jù)分析需求對(duì)模型分塊及局部加密，在保證精度的前提下，避免前處理部分大量重復(fù)性工作；同時(shí)，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格也提高了并行計(jì)算的效率。</p><p>Virtualflow的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格設(shè)計(jì)，使得并行計(jì)算的效率得到了提升，在處理大規(guī)模、復(fù)雜的流體仿真任務(wù)時(shí)，能夠以更快的速度提供結(jié)果，大大縮短了工程周期。
展開 總體來(lái)說(shuō)，CFD流體分析有助于防范并削弱潰壩風(fēng)險(xiǎn)以及洪水對(duì)下游造成危害。</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
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</div><p><br></p><p><strong>積鼎科技自主研發(fā)的通用計(jì)算流體力學(xué)軟件VirtualFlow，具備行業(yè)領(lǐng)先的網(wǎng)格建模與求解技術(shù)，和豐富的多相流物理模型及先進(jìn)的相變模型，可模擬單相和多相/多組分物質(zhì)流動(dòng)、傳熱、界面追蹤、粒子追蹤、相變、水合物反應(yīng)等復(fù)雜問(wèn)題，可為工業(yè)各行業(yè)用戶提供專業(yè)級(jí)流體仿真解決方案。</strong></p>
展開 積鼎科技致力于在多相流，流體仿真（cfd），流體力學(xué)等研究中起到一定實(shí)用作用，VirtualFlow作為主要產(chǎn)品，具有極高的實(shí)用性，接下來(lái)我們將運(yùn)用VirtualFlow來(lái)對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行分析。
圖1 汽車儲(chǔ)液罐內(nèi)的液體晃動(dòng)
為了更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和控制燃油晃動(dòng)現(xiàn)象，工程師們一直在尋求高效的數(shù)值模擬方法。而VirtualFlow，作為一款流體仿真軟件，在該鄰域擁有強(qiáng)大的潛力。
界面追蹤模型
VirtualFlow擁有的Level Set模型可以很好地應(yīng)用于燃油晃動(dòng)領(lǐng)域。關(guān)于Level Set 方法，往期文章已做過(guò)介紹：界面追蹤：Level Set 與 VOF
Level Set 方法通過(guò)距離函數(shù)直接追蹤界面，而非VOF模型需要重構(gòu)界面。因此，其優(yōu)勢(shì)在于界面擁有明確的定義，且可以很好地處理界面出現(xiàn)劇烈拓?fù)渥兓那闆r（例如液面破碎、聚并等）。對(duì)于Level Set 方法可能帶來(lái)的質(zhì)量守恒性方面，VirtualFlow針對(duì)性采用Local+Global補(bǔ)償修正，避免了早期LevelSet方法的質(zhì)量守恒性較差的問(wèn)題，解決了相體積不守恒的數(shù)值問(wèn)題。總之，VirtualFlow軟件提供的Level Set方法對(duì)于相界面的跟蹤識(shí)別的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，非常適用于燃油晃動(dòng)這種存在大尺度界面的應(yīng)用領(lǐng)域。
算例一：某型飛機(jī)油箱燃油晃動(dòng)的分析算例
本節(jié)提供了VirtualFlow軟件通過(guò)剛體運(yùn)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)的某型飛機(jī)油箱燃油晃動(dòng)的分析算例，該飛機(jī)的油箱組成如圖所示。
圖2 飛機(jī)油箱組成
在該算例中，我們提取右側(cè)的機(jī)翼油箱作為主要計(jì)算域。其尺寸如圖所示。
圖3 機(jī)翼油箱尺寸
如圖所示，初始時(shí)刻，油箱內(nèi)填充約一半的燃油（紅色部分）。
展開 本文將利用積鼎通用流體仿真軟件VirtualFlow對(duì)水平冷板的共軛換熱進(jìn)行模擬，主要涉及相變過(guò)程的流動(dòng)和傳熱傳質(zhì)問(wèn)題，通過(guò)分析為高熱流電子設(shè)備散熱設(shè)備設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。仿真過(guò)程將用到VirtualFlow自主開發(fā)的熱限制相變模型和流固耦合模型。
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01 熱限制相變模型
飽和溫度相變模型，即界面兩側(cè)流體對(duì)界面的熱擴(kuò)散正好被相變潛熱抵消。使用該模型的時(shí)候，需要確保界面處的網(wǎng)格足夠小，以保證流體網(wǎng)格中心與界面之間的換熱計(jì)算是準(zhǔn)確的。
02 耦合模型
計(jì)算流固耦合傳熱問(wèn)題的首要問(wèn)題是建立界面兩端的溫度與熱通量之間的關(guān)系，使耦合求解流體域和固體域的溫度場(chǎng)成為可能。
貼體網(wǎng)格的情形，流固界面和網(wǎng)格界面正好重合，可由下面的公式建立界面兩邊網(wǎng)格溫度與界面熱通量的關(guān)系:
VirtualFlow引入IST技術(shù)，使用笛卡爾網(wǎng)格，以非貼體的方式描述任意復(fù)雜界面，流固界面與網(wǎng)格之間界面不重合。以下是VirtualFlow的處理方式。
一般VirtualFlow中，通過(guò)Heaviside階梯函數(shù)打開或者關(guān)閉特定區(qū)域的流場(chǎng)求解。當(dāng)共軛傳熱模塊關(guān)閉時(shí)，階梯函數(shù)H在流體域內(nèi)為1，在固體域內(nèi)為0（如果不打開TSolid功能）。當(dāng)開啟共軛傳熱模塊時(shí)，階梯函數(shù)H為固體階梯函數(shù)和流體階梯函數(shù)的復(fù)合，即在全體計(jì)算域內(nèi)皆是1，因此固體和流體內(nèi)的溫度場(chǎng)同時(shí)求解。
展開 已經(jīng)連續(xù)四屆參會(huì)的上海積鼎信息科技有限公司總經(jīng)理傅彥國(guó)接受媒體專訪，交流了積鼎科技與大會(huì)的淵源，以及其自研國(guó)產(chǎn)CFD軟件在過(guò)程工程領(lǐng)域的應(yīng)用。
記者：積鼎和中國(guó)化工學(xué)會(huì)過(guò)程模擬及仿真專業(yè)委員會(huì)的關(guān)系，連續(xù)四屆積極參與活動(dòng)的初心？
傅彥國(guó)：中國(guó)化工學(xué)會(huì)過(guò)程模擬及仿真專業(yè)委員會(huì)成立于2017年，是一個(gè)匯集了來(lái)自高校、科研院所、以及企業(yè)等多方專家的專業(yè)平臺(tái)。積鼎科技，作為工業(yè)軟件行業(yè)代表，一直以來(lái)深度參與專業(yè)委員會(huì)的各項(xiàng)活動(dòng)，并且，我本人也是過(guò)程模擬及仿真專業(yè)委員會(huì)委員。
積鼎連續(xù)四屆積極參與過(guò)程模擬與仿真大會(huì)，初衷是：首先，積鼎科技一直專注于過(guò)程工程領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，積累了豐富的技術(shù)和應(yīng)用。通過(guò)參與大會(huì)，希望將自身在流體仿真領(lǐng)域的技術(shù)成果和經(jīng)驗(yàn)分享給業(yè)界同仁，同時(shí)也希望通過(guò)與同行們的交流，探索出更多新應(yīng)用、新場(chǎng)景，推動(dòng)技術(shù)的不斷進(jìn)步。
其次，積鼎科技深知加強(qiáng)行業(yè)內(nèi)交流與合作的重要性。通過(guò)參與大會(huì)不僅加強(qiáng)了與行業(yè)內(nèi)其他企業(yè)和專家的聯(lián)系，還進(jìn)一步加深了產(chǎn)學(xué)研合作的深度。在大會(huì)上，積鼎科技積極與各方探討實(shí)際的技術(shù)問(wèn)題，尋求更優(yōu)的解決方案，共同推動(dòng)整個(gè)行業(yè)技術(shù)水平的提升。
記者：本次參會(huì)，積鼎科技都帶來(lái)了哪些最新成果？
傅彥國(guó)：公司于近期發(fā)布了最新版的流體仿真軟件VirtualFlow2024，從功能、性能、用戶體驗(yàn)等方面都有較大改善。相比國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
此外，公司與中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所一直保持緊密的合作，自研產(chǎn)品已經(jīng)和過(guò)程工程所的多款產(chǎn)品進(jìn)行耦合，例如，過(guò)程所的能量最小多尺度EMMS曳力模型與VirtualFlow軟件的耦合，通過(guò)仿真和驗(yàn)證來(lái)持續(xù)改進(jìn)EMMS曳力模型的用戶體驗(yàn)，提升軟件在實(shí)際項(xiàng)目中的計(jì)算精度和應(yīng)用效率。
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積鼎CFD VirtualFlow的最新內(nèi)容
由積鼎自研的CFD軟件VirtualFlow在過(guò)程工程領(lǐng)域積累了廣泛的應(yīng)用，包括非牛頓流體仿真、顆粒流動(dòng)仿真及化工反應(yīng)釜等20多個(gè)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。
以Virtualflow軟件與過(guò)程工程所EMMS模型耦合為例，使VirtualFlow能夠捕捉介于宏觀和微觀之間的現(xiàn)象，在氣固流化床的仿真應(yīng)用中，能夠更好的捕捉瞬時(shí)顆粒速度和分布。
<p>近期，多地遭受了前所未有的洪水侵襲，每一次災(zāi)害都如同警鐘長(zhǎng)鳴，提醒我們水庫(kù)大壩安全的重要性，超標(biāo)準(zhǔn)暴雨的突襲讓大壩的安全防線面臨前所未有的考驗(yàn)。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，CFD技術(shù)可為潰壩洪水的預(yù)測(cè)與管理開辟新的路徑。憑借CFD技術(shù)的數(shù)值模擬能力，能夠構(gòu)建出高精度的三維數(shù)值模型，計(jì)算預(yù)測(cè)洪水的演進(jìn)路徑、淹沒(méi)范圍以及可能造成的損害程度，從而深入探索流體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜機(jī)理，可為水庫(kù)防洪風(fēng)險(xiǎn)管理、防洪減災(zāi)、搶險(xiǎn)預(yù)案等提供重要的技術(shù)支持
冷板在電子設(shè)備領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如航空電子設(shè)備、汽車電子設(shè)備等。由于現(xiàn)代設(shè)備越來(lái)越集成化及模塊化，要求以更小的體積、更輕的重量提供更優(yōu)越的性能，使得在各級(jí)電子封裝上產(chǎn)生高的功率密度，而電子元件上高熱量的聚集是造成設(shè)備可靠性降低的主要原因。
本文將利用積鼎通用流體仿真軟件VirtualFlow對(duì)水平冷板的共軛換熱進(jìn)行模擬，主要涉及相變過(guò)程的流動(dòng)和傳熱傳質(zhì)問(wèn)題，通過(guò)分析為高熱流電子設(shè)備散熱設(shè)備設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)
<p>CFD的核心在于將復(fù)雜的流體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為一組數(shù)學(xué)方程，而網(wǎng)格是將連續(xù)空間離散化的關(guān)鍵步驟，直接決定了求解的準(zhǔn)確性和計(jì)算資源的需求。傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單網(wǎng)格難以精確捕捉復(fù)雜流型和邊界效應(yīng)，非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格雖靈活卻增加了算法復(fù)雜度與計(jì)算成本。正是在這樣的背景下，笛卡爾網(wǎng)格的存在，成為了平衡CFD模擬精度與效率天平的重要砝碼。</p><h3><strong>什么是笛卡爾網(wǎng)格？</strong></h3><p>笛卡爾網(wǎng)格
燃油晃動(dòng)，作為航空、航海及汽車工業(yè)中一個(gè)重要的物理現(xiàn)象，一直以來(lái)都受到廣泛關(guān)注。在飛行器、船舶或汽車的運(yùn)行過(guò)程中，由于外部擾動(dòng)或內(nèi)部燃料的消耗，油箱內(nèi)的燃油會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)。這種晃動(dòng)不僅會(huì)影響燃油的供應(yīng)穩(wěn)定性，還可能對(duì)整體結(jié)構(gòu)的安全性造成威脅。積鼎科技致力于在多相流，流體仿真（cfd），流體力學(xué)等研究中起到一定實(shí)用作用，VirtualFlow作為主要產(chǎn)品，具有極高的實(shí)用性，接下來(lái)我們將運(yùn)用VirtualFlow
