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人們認為這樣做的作用類似于提高渦輪機的效率，ACR的工程師們將使用CFD模擬來進一步評估這一點。 ACR還利用熱流體模擬來設(shè)計和開發(fā)催化裝置。他們利用模擬來評估新催化劑和材料的混合器設(shè)計。ACR的工程師還在內(nèi)部設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)了許多小型發(fā)動機測試設(shè)備。這些設(shè)備包括燃料噴射系統(tǒng)的測試儀器，評估氣缸內(nèi)產(chǎn)生的渦流的測量工具，以及渦輪增壓器的特殊測試設(shè)備。

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他表示，Cadence? Fidelity? CFD（計算流體力學(xué)）是新一代高性能、高精度、多物理場仿真軟件平臺，適用于渦輪機械、航空航天、汽車、船舶等多個垂直領(lǐng)域。 Fidelity CFD 軟件引入了具有高階數(shù)值、尺度解析仿真和大規(guī)模硬件加速的下一代流求解器，可提高仿真性能并加快周轉(zhuǎn)時間，且不會降低精度。

CFD模擬分兩步進行：首先，在指定邊界條件下，泄漏氣流與空氣混合進行流動模擬。進行第二次模擬以捕獲 LEL 體積云。后者的模擬是基于被動標量方法進行的。 “良好的網(wǎng)格是成功運行 CFD 分析的基礎(chǔ)之一。復(fù)雜的幾何體可以通過 Fidelity Automesh 輕松劃分網(wǎng)格并提供非常精細的網(wǎng)格。由于許多特征是自動化的，它為用戶節(jié)省了大量時間來生成網(wǎng)格。

Toyota Motorsports 通過 Fidelity 提高渦輪增壓器壓縮機效率Toyota Motorsports 是一家位于德國科隆的高性能測試和開發(fā)機構(gòu)。他們的重點之一是汽車和賽車運動的底盤和發(fā)動機設(shè)計。專門從事賽車發(fā)動機的高科技開發(fā)，渦輪增壓器組件已經(jīng)是最先進的。為了進一步提高性能，豐田必須依靠傳統(tǒng)的試錯程序和原型之外的東西，因為這些東西的周轉(zhuǎn)時間太長了。

您在我們的經(jīng)典產(chǎn)品中找不到渦輪機械的許多增強功能，包括從不同的網(wǎng)格重新啟動模擬以及在單一環(huán)境中進行設(shè)計、模擬和后處理的能力。我們甚至有一個新的基于壓力的求解器可用于泵和水輪機等應(yīng)用。圖 2：可以在 Fidelity Autogrid 中手動編輯流動路徑Fidelity 2023.1 是 CFD 軟件向前邁出的重要一步。

值得一提的是，以小汽油機為動力的器械，往往在仿真中涉及到結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的混合，Fidelity CFD 可以實現(xiàn)自動系統(tǒng)匹配，完成快速生成。 上述新工具對傳統(tǒng) CFD 前處理工作帶來了重大革新，一直以來幾何處理和網(wǎng)格劃分等自動化程度非常有限，占據(jù)了 CFD 工程師約 80% 的工作時間，Fidelity CFD 可以極大提高前處理效率。

該方法旨在通過最小化基于 CFD 求解器的截斷誤差來控制離散解中的數(shù)值誤差。自適應(yīng)傳感器是為以節(jié)點為中心的有限體積 CFD 求解器開發(fā)的，包括對網(wǎng)格尺寸隨每個自適應(yīng)步驟增加的速率的控制。這種適應(yīng)過程的好處是網(wǎng)格質(zhì)量隨著適應(yīng)而提高， 介紹 網(wǎng)格自適應(yīng)程序在過去三十年里一直可用。在網(wǎng)格自適應(yīng)中，CFD 仿真從初始網(wǎng)格開始，仿真過程改進網(wǎng)格以減少當前流量的離散化誤差。

通過基于向?qū)У墓ぷ髁鞒蹋恍韬唵吸c擊幾下鼠標， AutoGrid就能引導(dǎo)用戶從幾何體到網(wǎng)格的各種應(yīng)用。 HEXPRESS用來生成完全六面體或六面體主導(dǎo)的混合網(wǎng)格、可處理任意復(fù)雜幾何生成高質(zhì)量的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。高質(zhì)量網(wǎng)格的生產(chǎn)速度比其他CFD產(chǎn)品快兩個數(shù)量級。

05更快、更準確的渦輪機械仿真主講：介紹了 Cadence Fidelity用于葉輪機械設(shè)計和仿真（壓氣機、泵、渦輪等）的創(chuàng)新性工作流程。 它包括從1D到3D的設(shè)計到性能預(yù)報和性能優(yōu)化。完成模型設(shè)計后，可以直接對其進行網(wǎng)格劃分、CFD 求解仿真以及結(jié)果分析，也包括結(jié)構(gòu)、熱和高保真的氣動聲學(xué)分析等。

進氣管和壓氣機葉輪由雷諾提供，在仿真過程中保持不變。在數(shù)值方面，車輪的網(wǎng)格由使用 Fidelity Automesh 的自動結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成器創(chuàng)建的高保真網(wǎng)格組成。只需要對車輪的一個周期性通道進行網(wǎng)格劃分。對于進氣管和 EGR，使用 Fidelity Hexpress 生成自動非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，該網(wǎng)格也包含在 Automesh 中。

▌ 更快、更準確的渦輪機械仿真（北京&上海） 主講：介紹了 Cadence Fidelity用于葉輪機械設(shè)計和仿真（壓氣機、泵、渦輪等）的創(chuàng)新性工作流程。 它包括從1D到3D的設(shè)計到性能預(yù)報和性能優(yōu)化。完成模型設(shè)計后，可以直接對其進行網(wǎng)格劃分、CFD 求解仿真以及結(jié)果分析，也包括結(jié)構(gòu)、熱和高保真的氣動聲學(xué)分析等。

如何采用更專業(yè)的葉輪機械CFD工具建立高質(zhì)量的葉片流道和蝸殼網(wǎng)格并建立動靜部件的關(guān)聯(lián)，進而執(zhí)行高精度快速求解，答案就在本期的“基于混合網(wǎng)格的渦輪增壓器CFD仿真”網(wǎng)絡(luò)研討會。本次直播作為Cadence Fidelity 葉輪機械設(shè)計與優(yōu)化系列專題的第二期，詳細介紹基于Fidelity CFD的葉輪機械模擬實現(xiàn)方法。

換句話說：將計算流體動力學(xué) (CFD) 與計算結(jié)構(gòu)力學(xué) (CSM) 模擬相結(jié)合的多學(xué)科優(yōu)化。耦合 CFD-CSM 工作流程本文將介紹用于廢氣渦輪增壓器的離心式壓縮機的多學(xué)科 CFD-CSM 優(yōu)化。所研究的壓縮機級包括一個帶六個主葉片和六個帶無葉片擴散器的分流葉片的徑向葉輪。

Cadence 幫助我們將 CPU 處理時間縮短至原來的三分之一，每套網(wǎng)格的生成時間縮短至 30 分鐘。” 豐田使用 Fidelity CFD 的前處理進行高度自動化的模型處理工作，將模型準備時間和網(wǎng)格生成時間降低了 90% 以上。同時他們也采用 Fidelity CFD 進行汽車的 HVAC 模擬和空氣動力學(xué)仿真。

壓氣機與渦輪的葉片總是一動一靜交替排列，在進行CFD計算時是如何處理的呢？ 1992年Denton[2]提出基于穩(wěn)態(tài)流場計算摻混面方法，其方法大致如下：對于一個轉(zhuǎn)子和一個靜子構(gòu)成的兩排葉片的模型，前后兩排葉片共有的截面即稱為摻混面。

資料顯示，其預(yù)測汽車空氣動力阻力的精確度可比傳統(tǒng) CFD 求解器提高 10 倍，仿真分析周期則可以從數(shù)周縮短到一天乃至更短。 尤其值得一提的是，Fidelity CFD 引入了獨特的網(wǎng)格生成技術(shù)。

3、混合網(wǎng)格劃分為了完美兼顧準確度、速度和靈活性，一些現(xiàn)代 CFD 求解器會使用混合網(wǎng)格，它們由結(jié)構(gòu)化模塊和非結(jié)構(gòu)化區(qū)域以及許多不同的單元類型組成。通常情況下，近壁面網(wǎng)格將使用棱柱層來表示邊界層，然后隨著網(wǎng)格不斷偏離幾何模型而過渡到其他單元類型。為什么網(wǎng)格劃分很重要？網(wǎng)格的質(zhì)量（由網(wǎng)格中每個單元的幾何指標衡量）會影響 CFD 解決方案的準確性和收斂性。