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流体、多物理场仿真软件Fluidyn-mp
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CFD及多物理场

fluidyn-MP是设计工程师独特友好的CFD软件具有多物理场功能。经过优化可同时用于流体力学,结构响应,传热和多种其他设计问题,尤其对结构和化学工程师。可用于大量耦合物理问题,诸如:管流输送,化学反应器,燃料电池,飞机气弹,机翼,火车运动,风扇,加速器,风机,发动机,建筑,火灾,爆炸,排水,桥梁振动,溃坝,罐体破裂,晃动波,地震激励。

 fluidyn-MP可被初学者或设计工程师借助于用户导航工具用于CFD或应 力分析,也可以被十分有经验的工程师(高级特征)解决各种多物理场问题,可以包括:
fluidyn-MP NS流体流动分析:完整包,贯穿各个模块增加的物理。
· 使用有限元的结构分析
· 传热及结构的热变形
· 声学
· 电磁耦合
· 磁流体
· 稀薄气体动力学

fluidyn-MP 提高高效、稳健和集成的工具,能够让用户通过有限元和有限体积模型的优化耦合执行流体-结构相互作用问题。下列模块通过15年大量咨询服务和客户使用得到持续的开发和增强。
fluidyn-MP FSI : 流体结构耦合
fluidyn-MP CHT : 共轭传热
fluidyn-MP CAF : 耦合声学-流动

它们都集成于fluidyn-MP软件平台

fluidyn-MP 用于工程目的和研究,由工业研发,咨询机构及高校广泛使用。它用于结构咨询和风险分析的不同应用领域。
·过程工业
·石化工业
·冶金
·核能
·燃料电池能源
·风能
·涡轮机械
·通风
·航空

Fluidyn-MP CHT


fluidyn-MP CHT完全嵌入在fluidyn-MP界面下,对任何工程师来说都是易于使用的环境。

这是优化的CFD和热/结构耦合用于一般共轭传热问题。对流体流动分析使用如fluidyn-MP NS所述的有限体积方法,对结构热分析使用有限元求解器。结构和流体域的耦合,包括结构变形对传热系数的影响自动完成。传热计算保持精确,尽管网格和边界层流体流动随结构显著变形,周期性重新评估两者间不一致的网格界面。

 流体区域划分为三维网格(有限体积),可以使用fluidyn-MP NS程序的功能。感兴趣的结构区域划分为一维、二维或三维有限元网格,这样能够分析固体与周围复杂几何流体间的传热。流体域的对流和辐射根据流动类型选择有限体积程序:可压缩、不可压缩、反应的等等。动态改变的对流边界条件暗示为结构的流体-结构界面。

热辐射模拟为透明介质。自动计算三维角系数,同时考虑媒介障碍物的阴影影响。对单纯热问题或热结构问题(无流体)也可以处理。

CAD和网格生成与fluidyn-MP NS类似,通过fluidyn-CAE完成的。 (辅助工程) 和fluidyn-CADGEN

流体网格和结构(热)网格可以单独导入或以一个块导入fluidyn-MP CHT。网格菜单包括能够让用户在界面本身做一些网格操作:将网格分割成流体和结构,通过拖拉、旋转、拷贝、镜像、细化等创建流体-结构界面(分割)。

fluidyn-MP CHT求解器:


热求解器
对热求解器,用户可以通过有限元解决下列热问题:
结构传导
边界条件:表面载荷
对流:与流体流动的内部作用
对流:外部自然或强迫对流条件
内部:内部辐射与流体的耦合
外部辐射条件。与其他固体/表面(任何参考坐标系下角系数计算)的作用
耦合条件
用户编辑的条件
节点温度
热通量
节点源/单元

热求解器是有限元程序用于瞬态热分析。还适用下列分析:
显式瞬态
隐式瞬态
稳态
单元库包括两节点梁,三节点壳单元,四节点四面体,五节点金字塔,六节点楔形,八节点六面体单元等。材料属性,可以是常值或温度相关,各向同性或各向异性。采用out-of-core技术克服矩阵存储内存限制。

流体求解器
流体求解器与上述描述相同。集成的流体方案:热分析与fluidyn-MP NS 完全耦合集成。

fluidyn-MP CHT应用:
fluidyn-MP CHT已经被应用到所有工业领域,尤其是汽车、核工业、石化和工程工业、航空航天和国防。案例如下。
热交换器
管路输运、泄露冲击分析
o 液化天然气(LNG)输送
o 气体输送
o 超临界二氧化碳输送
土壤中的热和质量传输
核热动力学

更多应用:
中子束
电化学耦合
Capteurs
Modèles hors-équilibre (structures poreuses)
Transferts radiatifs

Fluidyn-MP FSI

fluidyn-MP FSI (流体结构相互作用)是流体力学软件仿真流体结构耦合。同时计算结构中的应力和振动现象及相接触流体的流动。
fluidyn-MP FSI通过创新的方法模拟多物理场相互作用问题,包括每个研究领域的先进求解技术的耦合:有限体积进行流体流动计算,有限元进行结构的计算。对这些求解技术,可以采用几种数值程序来使软件应用于具体问题。
fluidyn-MP FSI提供强流体结构耦合。有限元和有限体积边界条件的交换是自动的。流体网格自动按流固耦合界面的变形自动重构。

 流体模拟
稳态不可压到高度非稳态和强可压(爆炸,激波)
多组分,多相流(分散或自由表面)
热动力学属性的多种状态方程
多种简单到复杂的湍流模型
不同反应模型的反应流动
半透明介质的辐射
结构化,非结构化,混合的,非协调,移动网格
多孔介质(表面和体积多孔性)

结构模拟
三维复杂结构有限元
六面体,四面体或薄板,梁,弹簧单元
瞬态(隐式或显式程序) 或静力分析
考虑由于热载荷导致的应力和变形
弹性、弹塑性或piece wise 线性材料和各向同性或各向异性准则
塑性和损毁准则(Steinberg Guinan, Johnson–Cook)


Fluidyn-MP CAF

多物理场软件研究single plate-form不同材料承受各种物理现象的动态特性,是完全集成和耦合的数值求解器:
1.流体流动分析(Fluidyn-NS, Fluidyn-NSNT)
2.结构分析(Fluidyn-FSI)
3.固体热传导(Fluidyn-CHT)
4.声学(Fluidyn-CAF)

Fluidyn MP是交互的平台,使用先进的有限体积(FVM)求解流体流动问题和有限元方法(FEM)求解结构和声学相关问题。任你是流体流动、热、应力、声学、电磁分析及更多;MP使得求解独立或耦合问题都十分轻松。Fluidyn-MP对流体流动和电磁求解器应用有限体积方法。Fluidyn-MP是单一交互平台包括前后处理。按照合理的仿真设定,用户可以方便地提供求解器必要的输入。

Fluidyn-MP得到丰富的输入,从我们受尊敬的用户和我们多年的专业咨询经验。 Fluidyn-MP能够处理结构化和非结构化网格。网格可以在 Fluidyn-CADGEN产生或从常见网格划分软件产生后导入。

用户使用基于压力或密度的流体求解器。Fluidyn MP轻松处理涉及移动网格和不匹配网格

多多相流可以使用欧拉-拉格朗日和欧拉-欧拉模型。体积流体(VOF)方法可用于求解自由表面流动问题。

Fluidyn-MP能够计算反应流动,分离模型可用于仿真燃烧过程。还可以使用多种漩涡粘度湍流模型。

Both surface and volume porosity based problems can be attended by Fluidyn-MP能够处理基于表面或体积的多孔问题。局部热平衡(LTE)和局部热非平衡(LTNE)能够用于仿真多孔介质传热。Anisotropy dispersion模型可用于溶解输送

可以求解诸如沸腾、凝结、熔化、凝固等现象。Fluidyn MP可处理复杂物理现象诸如电解、高哈特曼数的磁流体动力学。

Fluidyn MP的应力求解器能够处理静力,显式瞬态,隐式瞬态,特征值,模态位移和模态加速度分析。

声学求解器求解Helmholtz方程的特征值问题。可以模拟声波在非均匀介质中的传播

Fluidyn MP不同求解器间的交互作用就是click away。在用户编译模块,用户几乎可以操作数值计算的所有方面。

Fluidyn-CADCADGEN:几何创建

Wireframe 和表面模型
只处理对象的几何信息
不完整和模糊不清的

边界表达
基础概念 : 物理对象由一系列面包围
B-rep是利用极限表达形状的方法
实体表达为连接表面单元的集合-实体和非实体的边界
B-rep 模型的组成
1.对象的几何标准信息(尺寸,位置)
2.拓扑 – 对象间的连接

Fluidyn-MP NS

fluidyn-MP NS : NS代表纳维-斯托克斯,对众多流体现象提供几个CFD程序和求解器。完全fluidyn-MP NS包包括:
·一个三维CAD和输入数据生成器,与fluidyn-MP环境完全集成:
-- fluidyn-CAE(计算机辅助工程) 具有设计工程师友好的用户界面。

·一个CFD友好的用户界面(MP-GUI)来生成网格和设定流体流动分析,还包括全部结果后处理
·一个批处理求解器和监视工具包含不同流体求解器的集合,提供优化求解。能够让用户运行在线指导,在三维非结构网格上执行瞬态/稳态,不可压/可压,单相/多相流,考虑传热、辐射、湍流、化学反应、有自由表面的多相流、液滴等。

·对高级用户的稳健CFD工具特征:
-- 个性化应用和增加物理的用户编译
-- 专门模块的特殊应用

·fluidyn-CAECAD几何上的可视化和结果后处理

 fluidyn-MP NS求解器:

fluidyn-MP NS CFD平台使用基于非结构或非一致多块non-conformal multi-block网格的有限体积(FV),用于 所有的流动仿真。包含3种独特的CFD求解器用于所有速度的流动:

fluidyn-MP NS设计为允许用户参数化的求解器,离散格式和输入数据等。帮助他快速获得其问题的经验。 对缺乏实验验证的情况可以获得准确结果,通过选择最合适的求解器,考虑输入数据的敏感性:

·单相流动
层流/湍流(0, 1阶,2阶湍流模型).
不可压/可压缩流动
稳态/瞬态仿真
混合流动(多组分)
反应流动
--燃烧
--表面吸收
--固体耦合爆炸

·多相流
离散相(自由表面):VOF方法
拉格朗日颗粒跟踪(喷雾流动,液滴,气泡流动,等等)
欧拉-欧拉模型
HEM模型连同蒸发/凝结
等等

·特殊流动和CFD耦合多物理场:
多孔介质模拟
稀薄气体流动
快速瞬态
滑移网格。隧道活塞效应

 fluidyn-MP NS提供下列网格划分特征( 与fluidyn-CADGEN连接):
非结构/多块网格
六面体,四面体,金字塔和其他常用一般多面体网格
非一致网格块体
移动/变形网格
移动/旋转部件的滑移网格


外部格式:
诸如Gambit (.neu), IDEAS, 也与 fluidyn-MP兼容

fluidyn-MP NS高级工具:

fluidyn-MP NS处理高级用户和特殊应用的工具。这些工具通过用户编译,内部方法(可以按需要提供),

诸如:
个性化边界条件(瞬态,变量相关,等), 物理属性,初始条件,网格移动,等。
求解个性化方程组
个性化数值格式
旋转机械应用求解旋转坐标系- 滑移旋转或多重参考坐标系(MRF),等.
求解滑动平移或变形网格(例如地铁通风和扩散应用)
fluidyn-MP FSI, fluidyn-MP CHT, fluidyn-MP CAF流体-结构全耦合
特征状态方程的使用:
--热动力学的均匀混合模型
--三维流动爆炸和压力扩散的JWL状态方程 (例如爆炸风险分析)
--高压流动的压缩EOS(Peng-Robinson, Kwong-Redlich, etc...)
--液体状态方程
这些工具的稳健性已经通过Fluidyn的高级咨询得到证明。

fluidyn-MP NS 高级工具/特殊模块:

fluidyn-MP NS处理特殊模拟的选项,通过专门编译的独立模块:

独立模块(根据需要提供):
磁流体(MHD)流动
电化学耦合(两相electrolysers和燃料电池应用).
土壤流动(不饱和流动)
稀薄气体模拟
Supercritical流动和泄露模拟

耦合程序:
对隧道、矿、过程模拟与一维和三维模型的耦合
MPMP-Panache 工具耦合
与其他程序的耦合
--与OLGA程序的耦合
--与DSMC程序的耦合用于稀薄气体和分子
--与Flux-Expert 程序就耦合仿真的耦合


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