CFD模块

模拟单相和多相流

用CFD模块(comsol多物理学的附加产品)执行计算流体动态模拟188金宝搏优惠®软件。CFD模块提供了建模流体流量分析基石的工具,包括:

  • 内部和外部流
  • 不可压缩和可压缩的流动
  • 层流和湍流
  • 单相和多相流
  • 免费和多孔媒体流

多物理功能实际上是在模块中无限的,并与comsol Multiphysics的其他附加模块结合在一起188金宝搏优惠®。CFD模块为您提供了与共轭传热,反应流,流体结构相互作用(FSI)和电水动力学(EHD)建模非等热流动的工具。可以将其他多物理耦合与Comsol产品套件的其他模块一起添加,例如将流体流与FSI中的大结构变形相结合。188金宝搏优惠无论您进行什么建模,模拟环境看起来都相同。

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带有两个侧视镜和两个带有黄色流线的跑车的型号,显示了从车前到后方的流场。

层流和爬行

使用Navier -Stokes方程或Stokes方程的蠕变流量进行瞬态和稳定的层流流。

除了建模恒定密度和粘度的流体外,您还可以研究粘度和密度取决于温度,局部组成,电场或任何其他建模场或变量的流体。通常,密度,粘度和动量来源可以是任何因变量的任意函数,以及因变量的导数。

对于非牛顿液,您可以使用通用但预定义的流变模型来粘度,例如权力法,,,,卡罗,,,,宾厄姆,,,,赫歇尔 - 巴尔克利或者卡森用于简单的模型设置。

您还可以在移动结构中对层流进行建模,例如打开和关闭阀门或旋转叶轮。

湍流

CFD模块中的预定义流动接口可用,一组全面的雷诺平均纳维尔 - 斯托克斯(RANS)湍流模型可用。这些模型使您能够模拟各种稳定和瞬态的湍流。您还可以直接在用户界面中更改或扩展模型方程,以创建尚未包括的湍流模型。

爆发了湍流模型

双方程模型
  • K-ε
  • 可实现的K-ε
  • k-ω
  • SST
  • 低RE K-ε
其他传输方程式模型
  • Spalart – Allmaras
  • V2-F
代数湍流模型
  • 代数Yplus
  • l-vel

墙处理

水处理盆地模型的墙壁分辨率和速度流的详细视图。
墙功能

稳健且适用于粗网格,精度有限。

3D机翼模型的流量和压力的详细视图。
低雷诺群落治疗

将流程一直到墙壁一直解析。准确但需要细网。

氢气元素模型的详细视图显示了流体速度。
自动壁处理

继承壁功能提供的鲁棒性,并具有精确分辨区域中低RE处理的准确性。

大涡模拟(LES)

大型涡流模拟(LES)用于解决较大的三维不稳定的湍流涡流,而较小的涡流的影响大约表示。当与边界层的网格划分结合使用时,该技术对瞬态流场以及边界处的准确通量和力进行了准确的描述。可用的LES模型是基于残留的变异多尺度(RBVM),具有粘度的基于残留的变异多尺度(RBVMWV)和Smagorinsky。

多相流和游离表面

在分离的多相流系统中,您可以使用表面跟踪方法来建模和模拟气泡和液滴的行为以及自由表面。对于这种情况,通过使用级别集和相位方法方法,可以详细描述相边界的形状,包括表面张力效应和拓扑变化。

与计算域相比,气泡,液滴或颗粒很小,并且其中有很多,您可以使用分散的多相流模型。这些模型跟踪不同阶段的质量或体积分数以及分散的气泡,液滴或颗粒对平均含义中流体中动量转移的影响。可用的流模型是:气泡流,混合物,欧拉 - 欧拉和相运输混合物模型。

多孔媒体流

CFD模块使使用三种不同的多孔介质流模型在多孔介质中模拟流体流动变得简单。这达西的律法模型是对多孔结构中流的强大且计算便宜的描述。它也可用于多相流。这Brinkman方程模型是Darcy定律的扩展,该定律解释了通过粘性剪切耗尽动能的耗散,并且可以包括惯性效应。与高孔隙率高的高度开放结构相关,该模型比达西定律更笼统,但计算上更昂贵。

自由和多孔媒体流模型夫妇在自由域中具有层流或湍流的多孔域中流动。该模型为多孔域和自由域的Navier -Stokes方程式制定了Brinkman方程。

有关特定功能和功能的更多详细信息,请参见多孔媒体流量模块或者地下流量模块

高马赫数流

模型在层流和湍流方面的可压缩流体的跨音速和超音速流。层流模型通常用于低压系统,它自动定义了理想气体的动量,质量和能量平衡的方程。高马赫数流也可用于K-ε和Spalart-Allmaras湍流模型。

在这两种情况下,在求解这些模型时,可以使用自动网格精炼来解决电击模式,通过在速度和压力梯度非常高的区域中精炼网格。

旋转机械中的流体流动

旋转机器(例如搅拌机和泵)在发生流体流动的过程和设备中很常见。CFD模块提供旋转的机械界面,可在旋转帧中制定流体流动方程,可用于层流和湍流。您可以使用旋转系统的全职描述或基于冷冻转子近似的平均方法来解决问题。冷冻转子方法在计算上是廉价的,可用于估计平均速度,压力变化,混合水平,平均温度和浓度分布等等。

一般而言,CFD模块还可以解决流体流问题任何移动框架,不仅是旋转帧,例如打开和关闭阀。您可以使用移动框架来解决一个问题,其中结构与另一个结构相关,并在两者之间流动流动,这很容易通过使用移动的网格来设置和求解。

薄膜流

为了描述薄域中的流动,例如移动机械零件(摩擦学)或断裂结构之间的薄油膜,CFD模块提供了薄膜流接口。该公式通常用于建模润滑,弹性水力动力学或由于存在气体或液体而导致运动部件之间流体阻尼的影响(例如,在MEMS中)。

浅水方程

浅水方程使您可以在水平长度尺度大得多的条件下模拟自由表面以下的流动。浅水方程是通过对Navier-Stokes方程进行深度平衡而获得的。因变量是水深和动量通量。这些方程可用于建模海啸和洪水的影响。

创建现实世界多物理模型

在comsol多物理学中对多种物理现象进行建模188金宝搏优惠®与单物理问题没有什么不同。

散热器模型的气流和温度的详细视图。

层流非等热流

依赖温度的流体特性和浮力;连续温度和横跨固体流体边界的热通量。

在三个不同时间,香棒产生的烟雾的详细景色。

湍流非等温流

固定传热的低RE配方或热壁功能在固体 - 流体边界上用兰率或LES进行。

速度场和太阳能电池板模型的变形的详细视图。

FSI:单向研究

流体结构相互作用,流动在结构上产生负载,但变形很小,以至于不会影响流量。

容器中水的流体结构相互作用的详细视图。

FSI:完全耦合1

流动结构相互作用,流动在结构上产生负载,变形很大并影响流动。

坦克的详细视图,显示了啤酒的发酵。

一般反应流

使用混合物平均模型或FICK定律,多组分的运输和稀释和浓缩混合物中的反应。

多喷管反应器的详细视图,显示了同位物质表面。

高级反应流2

层流流的完整Maxwell -Stefan多组分方程。

混合模型显示流场的详细视图。

搅拌机3

用于旋转机械的多相流和游离表面,以及叶轮和容器的零件库。

管道肘模型的详细视图,显示速度为颗粒。

粒子跟踪4

Euler – Lagrange多相流模型,其中粒子或液滴被建模为离散实体。

热交换器管道模型的详细视图显示了压力和速度。

管流和CFD5

用于层流和湍流的非等温流量连接到2D/3D流体结构域的管道和通道。

  1. 需要结构力学模块,MEMS模块或多体动力学模块
  2. 需要化学反应工程模块,电池设计模块或燃料电池和电解室模块
  3. 需要混合器模块
  4. 需要粒子追踪模块
  5. 需要管道流量模块

适用于解决CFD问题的一般功能

CFD模块为流体流量模拟提供了专门的功能,并在comsol多物理学中无缝工作188金宝搏优惠®一个稳定的模型构建工作流程的平台。

模型构建器的特写视图,带有流体结构相互作用节点突出显示,并在图形窗口中显示了双金属条模型。

流体流动界面

为了模拟层流,湍流,多相,可压缩,高马赫数和薄膜流以及浅水方程,CFD模块提供了针对这些流量的不同机制定制的大量流体流量接口。每个流体流界面都定义了域方程,边界条件,初始条件,预定义的网格,具有求解器设置的预定义研究,以进行稳定和瞬态分析,以及预定义的图和衍生值。

图形窗口中的混合物属性设置窗口和发动机垫圈模型的特写视图。

材料

CFD模块包括一个具有最常见气体和液体的材料库。结合化学反应工程模块或者液体和气体特性模块,您还可以访问流体热力学特性的通用描述(例如粘度,密度,扩散率,导热率,形成热和相变)。

高马赫数流层层设置窗口的特写视图,以及图形窗口中显示的Euler凹凸模型

离散化

流体流量接口使用Galerkin/最小二乘和Petrov-Galerkin方法来离散流程方程并在空间中生成数值模型(2D,2D轴对称性和3D)。测试功能旨在稳定双曲线项和运输方程中的压力项。冲击技术进一步减少了虚假振荡。另外,不连续的盖素公式用于保护内部和外部边界上的动量,质量和能量。

图形窗口中的1D阻力图和足球模型的特写视图。

评估和可视化结果

流体流量接口会生成许多默认图来分析速度和压力场。流线图可视化流动和流动方向。表面和体积图可用于显示压力和速度向量的大小。还有一个广泛的派生值和变量列表,可以轻松访问以提取分析结果,例如阻力系数。

模型构建器的特写视图,带有几何节点突出显示和图形窗口中显示的ahmed身体模型。

几何学

在导入的CAD几何形状周围生成流动域,例如边界框。此外,工具可自动或手动删除可能与流体流无关的详细信息。与CAD导入模块,您能够导入大多数CAD文件格式并执行维修和失败操作。CAD的内置几何工具也能够创建复杂的几何形状和域。

“网格统计”窗口的特写视图和图形窗口中的跑车模型。

网res

CFD模块中物理控制的网格功能在生成网格序列时考虑了流体流问题中的边界条件。边界层网格是自动生成的,以解决通常在应用壁条件的表面上出现的速度的梯度。

模型构建器的特写视图,带有多机节点突出显示和图形窗口中显示的氢碳酮模型。

求解器

流程方程通常是高度非线性的。为了求解数值模型方程,自动求解器设置选择了合适的湿顿方法。对于大问题,牛顿方法中的线性迭代是由最新的代数多机或几何多机方法加速的,专门针对运输问题设计。

对于瞬态问题,使用自动时间阶梯和自动多项式订单的时间步变技术来解决具有最高准确性的速度和压力场,并结合上述非线性求解器。

图形窗口中模拟应用程序和水处理盆地模型的输入设置的特写视图。

仿真应用

您可以使用任何现有模型的顶部构建用户界面申请构建器,其中包含在comsol多物理学中188金宝搏优惠®。此工具使您可以使用明确定义的输入和输出来创建应用程序。应用程序可用于许多不同的目的:自动化困难和重复性任务,创建和更新报告,为非X型提供用户友好的接口,增加组织内的模型访问权限,并与客户获得竞争优势。

每个业务和每个模拟都需要不同。

为了充分评估comsol多物理学是否188金宝搏优惠®软件将满足您的要求,您需要与我们联系。通过与我们的一位销售代表交谈,您将获得个性化的建议和充分记录的示例,以帮助您充分利用评估,并指导您选择适合您需求的最佳许可选项。

只需单击“联系comsol”按钮,填写您的联系方式以及188金宝搏优惠任何特定的评论或问题,然后提交即可。您将在一个工作日内收到销售代表的回应。

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