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然而，超臨界流體的流動傳熱問題復雜，需要借助先進的模擬仿真工具來實現對其流動傳熱特性的精準分析。本文將介紹VirtualFlow軟件在超臨界流動傳熱模擬中的應用，并通過具體算例展示其強大的功能。圖 1 超臨界流體PT圖1.VirtualFlow中的變物性表達方法在超臨界流動傳熱模擬中，準確處理流體的變物性是關鍵。

對于高超音速流場，選擇密度基Density-Based求解器。 2、物理模型 選擇求解能量方程并選擇雙溫度模型選項。在雙溫模型中，一個溫度代表空氣分子的平移能和旋轉能，另一個溫度代表空氣分子的振動能和電子能。考慮這種熱非平衡對于高超超聲速流的精確模擬是重要的，最重要的是在表面傳熱和溫度的預測。

史上最快的客機來自日本航空公司和維珍集團的 30 架 Overture 客機已經預訂和選擇，下一代超音速飛機的設計競賽已經開始。除了超音速飛行本身帶來的挑戰外，Boom's Overture 的設計者還需要考慮重要的環境和社會因素。聯合國的 CORSIA 碳中和增長氣候協議要求抵消所有國際航空排放，無論是亞音速還是超音速。

圖1 一鍵式仿真計算流程 （2）面向工業設計的流體仿真功能 AICFD提供了工業設計中常用的流體仿真功能，流動類型包括單相不可壓縮流動、單相可壓縮流動（支持亞音速、跨音速和超音速流動）、傳熱、多相流等，它支持多區域的流動和傳熱模擬，使得其可應用于復雜工業流動如葉輪機械和換熱器內的流動和傳熱仿真。

跨速域飛行器的布局設計 空氣動力學將流動分為亞音速、跨音速、超音速及高超音速，無疑跨速域飛行器在氣動布局上考慮的因素更多，因此本文以典型跨速域飛行器：戰斗/偵察機及可復用火箭/飛船，展開方法的介紹及論述。 圖1 典型跨速域飛行器 2.1.

可利用XFlow軟件模擬流體運動，Abaqus軟件模擬降落傘的受力和運動，兩者結合來模擬真實情況下超音速降落傘的流固耦合運動。 下圖為數值模擬結果。（1）當馬赫數為1.5時，超音速降落傘流固耦合數值模擬渦量變化結果：（2）當馬赫數為0.3時，超音速降落傘流固耦合模擬結果流場變化結果：！！文章內容轉自微信公眾號“云數仿真”，更多精彩內容，請關注微信公眾號。

對于更高的流速（高亞音速和超音速），可壓縮性效應變得顯著，尤其是涉及沖擊波的情況下，例如在噴氣式發動機、高速飛機和火箭中。粘性流與非粘性流粘度是衡量流體中摩擦力的一個指標。當流體內部的各層相互摩擦時，就會產生摩擦力。粘度高（例如蜂蜜）表示摩擦力較大，反之亦然。對于液體而言，粘度會隨著溫度的升高而降低。

外流場方面，仿真技術多采用通用有限元軟件，劃分網格，加邊界條件，在亞音速條件下，仿真計算比較簡單快捷，計算結果也較準確，但超音速條件下，計算時和內流場超高壓計算相似，都存在精度不夠的問題，處理方法同內流場。

外流場方面，仿真技術多采用通用有限元軟件，劃分網格，加邊界條件，在亞音速條件下，仿真計算比較簡單快捷，計算結果也較準確，但超音速條件下，計算時和內流場超高壓計算相似，都存在精度不夠的問題，處理方法同內流場。

="https://img.jishulink.com/202408/attachment/e83565002aa74c17af95d48783fb103d.png"> </figure> </div><p>3、不可壓縮/可壓縮流</p><p><br></p><p class="ql-align-justify">軟件具備壓力基和密度基求解器、可壓縮狀態方程和常用對流格式用以模擬亞、跨、超音速流動

超音速，擴張流管中，馬赫數會升高，靜溫靜壓下降，速度增加。 但是地馬赫數下常常會認為流體不可壓縮來處理，不可壓縮，那么音速就是無窮大了，像無限長鋼管一樣，左邊一推，立馬傳到另一邊了。湍流和層流的區別 湍流和層流的速度不一樣，流動特征不一樣。湍流是一個整齊，互相參雜互相幫助；層流是各管各的。

本案例為COMSOL模擬堵塞血管支架流動、堵塞血管超彈性動脈壁支架擴張過程、擴張變形動脈壁的血液流動。

應用領域 具有超音速、跨音速或亞音速機翼設計、水平尾翼等的飛機設計。 火車、公共汽車、汽車、船舶、潛艇、直升機等交通工具的設計 噴氣發動機中的渦輪、噴嘴和壓縮機的設計。 高層建筑、冷卻塔和煙囪的設計優化。 風力渦輪機的設計和降噪策略。 數據中心、PC 或筆記本電腦中的熱管理或冷卻技術。

圖2 噴嘴網格2.2 控制方程 超音速流場的流動屬于高雷諾數湍流，本文采用 k-ε系列的 Standard k-ε 模型，Standard k-ε 模型被廣泛應用于工程流場計算，具有廣適性、成本低以及精度高的優點，采用有限體積方法來離散控制方程。壓力與速度之間的耦合通過SIMPLE算法來處理。 在流體流動中，連續方程是質量守恒定律的表現。

由于設計不當或流動不穩定，流動從轉子表面分離。 氣蝕問題是由于流體壓力突然下降到蒸氣壓以下而引起的，從而導致氣泡的形成。 沖擊波以超音速形成，引起流體壓力、溫度和密度的突然變化。 工程師應謹慎設計轉子系統，以使流體和組件之間的能量損失最小，能量傳遞最大。這需要仔細分析流體行為、渦輪機幾何形狀和流動條件。 CFD 模擬有助于分析通過渦輪機的流動。

第一個是高超音速 HIFiRE-1 圓錐/圓柱/耀斑幾何形狀，第二個是 NASA 通用研究導彈。選擇這些幾何形狀是因為存在用于比較和評估一系列流態的實驗數據。 A.HIFIRE-1 HIFiRE-1 是由高超音速國際飛行研究和實驗 (HIFiRE-1) 飛行測試計劃評估的高超音速圓錐/圓柱/耀斑幾何形狀。

由于設計不當或流動不穩定，流動從轉子表面分離。 氣蝕問題是由于流體壓力突然下降到蒸氣壓以下而引起的，從而導致氣泡的形成。 沖擊波以超音速形成，引起流體壓力、溫度和密度的突然變化。 工程師應謹慎設計轉子系統，以使流體和組件之間的能量損失最小，能量傳遞最大。這需要仔細分析流體行為、渦輪機幾何形狀和流動條件。 CFD 模擬有助于分析通過渦輪機的流動。

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由于設計不當或流動不穩定，流動從轉子表面分離。 氣蝕問題是由于流體壓力突然下降到蒸氣壓以下而引起的，從而導致氣泡的形成。 沖擊波以超音速形成，引起流體壓力、溫度和密度的突然變化。 工程師應謹慎設計轉子系統，以使流體和組件之間的能量損失最小，能量傳遞最大。這需要仔細分析流體行為、渦輪機幾何形狀和流動條件。 CFD 模擬有助于分析通過渦輪機的流動。