流態(tài)模擬
關(guān)注創(chuàng)建者：玉陽光 創(chuàng)建時間：2016-12-01
流態(tài)模擬的實(shí)例教程
因此，在多口進(jìn)澆的設(shè)計(jì)中，每一個內(nèi)澆口，應(yīng)該經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，大小剛好，才能獲得平穩(wěn)的流態(tài)。
為了響應(yīng)這個需求，我們開發(fā)出鑄件分區(qū)功能（在很早的版本中已經(jīng)存在，具體是哪個版本，小編自己都忘記了）
但是，之前的分區(qū)功能，都是要根據(jù)工程師的經(jīng)驗(yàn)，手動框選大概的區(qū)域，通過對各區(qū)域金屬量的測量，再分配各內(nèi)澆口的大小，然后就是正常的流道設(shè)計(jì)，模擬分析。如果分析結(jié)果不滿意，則重新調(diào)整，重新模擬。
在實(shí)際的運(yùn)用中，用戶提出，手動框選未必是真實(shí)的流態(tài)，能不能只把內(nèi)澆口搭接在鑄件上，然后快速計(jì)算整體的流態(tài)呢？因此，新一代的鑄件分區(qū)功能就開發(fā)出來了。該功能完全滿足了易用性、準(zhǔn)確性和速度的需求。
真正進(jìn)入了【秒】這個數(shù)量級。
在幾秒，到十幾秒，就能分析完整體的流態(tài)（當(dāng)然，是基于特殊的算法）。有了這個獨(dú)一無二的功能，現(xiàn)在我們可以非常快的調(diào)整內(nèi)澆口的數(shù)量、大小、位置。甚至還可以判斷匯合線，末端，渣包位置等。
以下是敖工提供的真實(shí)案例，該方案的前期評估只用了9秒。左側(cè)是未調(diào)整內(nèi)澆口大小。我們希望匯合線能在方框中部，而且成一條直線。右側(cè)為內(nèi)澆口調(diào)整后的結(jié)果。
該功能可以大大的節(jié)省我們做方案設(shè)計(jì)的時間，縮短反復(fù)驗(yàn)證再驗(yàn)證這樣的過程。以往的幾個小時驗(yàn)證一個方案，現(xiàn)在做前期調(diào)整，幾秒就可以完成了。
敖鴻鵠
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展開 1、 Real Flow?
可更精確地計(jì)算薄壁和復(fù)雜鑄件，極大地提高了流態(tài)模擬精度。通過多孔介質(zhì)法（Porous Media Method）和網(wǎng)格切分法（Cut-Cell-Method）的混合，克服了傳統(tǒng)的有限差分網(wǎng)格的缺陷，薄壁鑄件的曲面部分得到了精準(zhǔn)的計(jì)算，由此，流動分析的精確性得到了極大的提升。與此同時，由于曲面部分不再需要有高密度的網(wǎng)格，計(jì)算時間可節(jié)省50%以上。
2、液流鑒別
使得澆口設(shè)計(jì)更有效率。通過用不同的顏色將不同澆口流入型腔的熔體的量可視化，用戶可以方便地分析澆口設(shè)計(jì)、熔體分布和冷隔。用戶可以通過液流鑒別分析，驗(yàn)證澆口設(shè)計(jì)，這樣得到一個優(yōu)化的澆口設(shè)計(jì)也就變得更為容易。
3、粒子追蹤
可追蹤熔體充型時的路徑。通常，填充形態(tài)的結(jié)果不能顯示熔體和困氣移動的路徑，通過粒子追蹤功能，可以詳細(xì)地觀察這一結(jié)果。不僅可以追蹤最初的熔體如何流入填充末端，而且可以追蹤型腔中由于紊流造成的流動死角，這樣，澆口優(yōu)化設(shè)計(jì)變得更加便捷。
4、高級材料屬性模塊
輸入合金成分，計(jì)算熱物屬性。在這個模塊中，新合金和改性合金的熱物屬性可以得到很好地計(jì)算。在分析中過程中，可以通過計(jì)算得到新合金的熱物屬性，從而提高了計(jì)算的精度。
5、自動報告
高效的自動報告生成系統(tǒng)。用戶選擇了流動和凝固分析的一些必要的結(jié)果，一個預(yù)先設(shè)定格式的PPT報告就可以自動生成。由于節(jié)省了錄制動畫和制定報告的時間，工作效率得到了最大的提高。通過使用標(biāo)準(zhǔn)的報告格式，現(xiàn)有設(shè)計(jì)開發(fā)的數(shù)據(jù)庫可以很容易地建立起來。
自動報告功能實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)開發(fā)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化。
展開 石油化工領(lǐng)域</strong></p><p>在油氣運(yùn)輸管道設(shè)計(jì)中，將 VirtualFlow模擬的流態(tài)與ECT實(shí)測數(shù)據(jù)相結(jié)合，能夠精準(zhǔn)預(yù)測沖蝕與堵塞風(fēng)險，從而優(yōu)化管道路徑。利用軟件顆粒模擬功能，可以對反應(yīng)器內(nèi)顆粒混合過程進(jìn)行模擬，并通過 Labasys 實(shí)時監(jiān)測混合效率。實(shí)踐證明，這種方式能夠提升設(shè)備能效30%以上，為企業(yè)節(jié)省大量成本。</p><p><strong>2. 核能安全領(lǐng)域</strong></p><p>通過VirtualFlow分析反應(yīng)堆冷卻劑相變行為，結(jié)合Bubble-Pro監(jiān)測氣泡動力學(xué)，能夠確保熱工水力設(shè)計(jì)的可靠性。在核電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中，準(zhǔn)確掌握冷卻劑的相變和氣泡動力學(xué)情況對于保障核電站的安全至關(guān)重要。積鼎科技的解決方案為核能安全提供了有力保障。</p><p><strong>3. 航空航天領(lǐng)域</strong></p><p>在燃油箱晃動仿真中，VirtualFlow的振蕩體積力模型與ECT成像技術(shù)協(xié)同工作，能夠優(yōu)化防晃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿足極端工況需求。在飛行器的飛行過程中，燃油箱的晃動會對飛行器的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。積鼎科技的技術(shù)能夠有效解決這一問題，提升飛行器的性能和安全性。</p>
展開 側(cè)面設(shè)為歐拉壁膜模型，分為模擬壁膜進(jìn)口的壁膜入口邊界與模擬壁膜形態(tài)演變的壁膜流動壁面。
測試內(nèi)容
建立壁膜流動模型，研究在重力場中不同流量下，壁膜的流動形態(tài)。
測試目的
探討部分浸潤效應(yīng)下壁膜流動的內(nèi)在機(jī)理，分析歐拉壁膜模型與部分浸潤效應(yīng)的條件設(shè)置思路，通過對比工況，研究不同輸入?yún)?shù)（接觸角、質(zhì)量流量）對壁膜流態(tài)模擬結(jié)果的影響
▲ 圖6. 壁膜流動模型
測試流程
|網(wǎng)格設(shè)置
采用六面體網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸為2x2x2mm，其中壁膜壁面中第一層網(wǎng)格設(shè)置為壁膜入口邊界（2x80mm），其余部分設(shè)為壁膜流動壁面。
|物理模型
激活能量方程、層流模型、歐拉壁膜模型。其中：
l 歐拉壁膜模型的模型與材料設(shè)置中，需激活求解壁膜動量選項(xiàng)，并在動量選項(xiàng)中打開重力選項(xiàng)與壓力梯度選項(xiàng)，在此基礎(chǔ)上才能打開擴(kuò)展項(xiàng)和表面張力項(xiàng)；在壁膜材料中選取水作為工質(zhì)，設(shè)置其表面張力為0.07194。
l 歐拉壁膜模型的時間離散與空間離散選項(xiàng)中，為提高計(jì)算精度，壁膜的時間、連續(xù)與動量離散均選擇二階離散。壁膜最大厚度與壁面第一層網(wǎng)格高度相關(guān)，設(shè)為2mm。
l 打開質(zhì)量與動量方程耦合求解和彎曲平滑，默認(rèn)情況下，先計(jì)算壁膜的質(zhì)量方程，再計(jì)算壁膜的動量方程。而當(dāng)壁膜特征量——壁膜高度與速度是耦合時（如波浪表面的自由下落壁膜），需采用同時計(jì)算質(zhì)量與動量方程的耦合求解。耦合求解主要應(yīng)用于彎曲壁膜和壁膜表面張力計(jì)算的場合。
▲ 圖7. 壁膜流動模型網(wǎng)格
▲ 圖8. 歐拉壁膜模型子模型與材料設(shè)置
▲ 圖9.
展開 側(cè)面設(shè)為歐拉壁膜模型，分為模擬壁膜進(jìn)口的壁膜入口邊界與模擬壁膜形態(tài)演變的壁膜流動壁面。
測試內(nèi)容
建立壁膜流動模型，研究在重力場中不同流量下，壁膜的流動形態(tài)。
測試目的
探討部分浸潤效應(yīng)下壁膜流動的內(nèi)在機(jī)理，分析歐拉壁膜模型與部分浸潤效應(yīng)的條件設(shè)置思路，通過對比工況，研究不同輸入?yún)?shù)（接觸角、質(zhì)量流量）對壁膜流態(tài)模擬結(jié)果的影響
▲ 圖6. 壁膜流動模型
測試流程
網(wǎng)格設(shè)置
采用六面體網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸為2x2x2mm，其中壁膜壁面中第一層網(wǎng)格設(shè)置為壁膜入口邊界（2x80mm），其余部分設(shè)為壁膜流動壁面。
物理模型
激活能量方程、層流模型、歐拉壁膜模型。
展開 
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流態(tài)模擬的最新內(nèi)容
石油化工領(lǐng)域</strong></p><p>在油氣運(yùn)輸管道設(shè)計(jì)中，將 VirtualFlow模擬的流態(tài)與ECT實(shí)測數(shù)據(jù)相結(jié)合，能夠精準(zhǔn)預(yù)測沖蝕與堵塞風(fēng)險，從而優(yōu)化管道路徑。利用軟件顆粒模擬功能，可以對反應(yīng)器內(nèi)顆粒混合過程進(jìn)行模擬，并通過 Labasys 實(shí)時監(jiān)測混合效率。實(shí)踐證明，這種方式能夠提升設(shè)備能效30%以上，為企業(yè)節(jié)省大量成本。</p><p><strong>2.
”
在STAR-CCM+ 模擬中，混合多相流是指使用多個不同多相流模型的組合對多相介質(zhì)的多個流態(tài)進(jìn)行模擬。這種模擬功能拓寬了現(xiàn)實(shí)生活中多相流的模擬范圍。
在混合多相流模擬中，每個多相模型都涵蓋特定的流態(tài)。通過考慮局部流動條件和網(wǎng)格單元尺寸的相相互作用來處理流態(tài)之間的相的轉(zhuǎn)變。此類模擬有多種應(yīng)用，例如車輛水管理（擋風(fēng)玻璃雨刷、后視鏡）、電動機(jī)中的噴油冷卻或多相泵等。
首先，為什么要做鑄件分區(qū)？
根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)不同，鑄件的每個區(qū)域，金屬量是不一樣的。
因此，在多口進(jìn)澆的設(shè)計(jì)中，每一個內(nèi)澆口，應(yīng)該經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，大小剛好，才能獲得平穩(wěn)的流態(tài)。
為了響應(yīng)這個需求，我們開發(fā)出鑄件分區(qū)功能（在很早的版本中已經(jīng)存在，具體是哪個版本，小編自己都忘記了）
但是，之前的分區(qū)功能，都是要根據(jù)工程師的經(jīng)驗(yàn)，手動框選大概的區(qū)域，通過對各區(qū)域金屬量的測量，再分配各內(nèi)澆口的大小
COMSOL 軟件提供了使用最新數(shù)值技術(shù)模擬所有流態(tài)的接口。COMSOL案例庫中的示例模型可以幫助您了解哪種接口適合您的應(yīng)用。
測試目的
探討部分浸潤效應(yīng)下壁膜流動的內(nèi)在機(jī)理，分析歐拉壁膜模型與部分浸潤效應(yīng)的條件設(shè)置思路，通過對比工況，研究不同輸入?yún)?shù)（接觸角、質(zhì)量流量）對壁膜流態(tài)模擬結(jié)果的影響
▲ 圖6.
測試目的
探討部分浸潤效應(yīng)下壁膜流動的內(nèi)在機(jī)理，分析歐拉壁膜模型與部分浸潤效應(yīng)的條件設(shè)置思路，通過對比工況，研究不同輸入?yún)?shù)（接觸角、質(zhì)量流量）對壁膜流態(tài)模擬結(jié)果的影響
▲ 圖6.
風(fēng)機(jī)風(fēng)道模塊研究
南車戚墅堰機(jī)車有限公司
CAE工程師、通風(fēng)
中國寰球工程公司
工業(yè)爐、內(nèi)燃機(jī)
中國北車股份有限公司
制冷工程師
中國石油集團(tuán)鉆井工程勘探開發(fā)研究院
固液兩相介質(zhì)、石油及腐蝕液
水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心
煤高效清潔燃燒與過程模擬
中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
膜生物反應(yīng)器內(nèi)流場和流態(tài)進(jìn)行模擬
圖1 流態(tài)化冷態(tài)模擬裝置
2.2 實(shí)驗(yàn)方法
本研究分為兩個步驟進(jìn)行。第一步為篩選曳力模型，對照流場流動模擬結(jié)果和冷態(tài)試驗(yàn)實(shí)際觀察現(xiàn)象，初步確定模型類型；第二步采用所選模型進(jìn)行CFD 計(jì)算和冷態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，建立了三種不同操作條件下模擬及試驗(yàn)，從最小流化速度、床層壓力、膨脹高度等方面進(jìn)行對比驗(yàn)證，進(jìn)一步考察模型選擇的準(zhǔn)確性。
包括嚴(yán)格單相流或多相流模擬；壓力正推或反算；模擬各種管路設(shè)備的影響，包括壓縮機(jī)、泵、換熱器、冷凝器、調(diào)節(jié)閥、彎管等；進(jìn)行一些特殊分析，如Slug流預(yù)測、管路腐蝕速度預(yù)測、嚴(yán)重Slug流態(tài)檢查；模擬單管或管網(wǎng)；靈敏度分析。
Schlumberger的AMSIM 斯倫貝謝公司的胺包被集成到UniSim平臺用于胺處理模塊模擬和優(yōu)化氣相和液相胺處理過程，包括單相、混合相或活性胺。
1、 Real Flow?
可更精確地計(jì)算薄壁和復(fù)雜鑄件，極大地提高了流態(tài)模擬精度。通過多孔介質(zhì)法（Porous Media Method）和網(wǎng)格切分法（Cut-Cell-Method）的混合，克服了傳統(tǒng)的有限差分網(wǎng)格的缺陷，薄壁鑄件的曲面部分得到了精準(zhǔn)的計(jì)算，由此，流動分析的精確性得到了極大的提升。與此同時，由于曲面部分不再需要有高密度的網(wǎng)格，計(jì)算時間可節(jié)省50%以上。
