FLOW3D-卡核

制造商：Flow Science
FLOW-3D是高效能的计算仿真工具，工程师能够根据自行定义多种物理模型，应用於各种不同的工程领域。藉由精确预测自由液面流动（free-surface flows），FLOW-3D可以协助您在工程领域中改进现有制程。FLOW-3D 是一套全功能的软件，不需要额外加购网格生成模块或者事后处理模块。完全整合的图像式使用者介面让使用者可以快速的完成仿真专案设定到结果输出。

FLOW-3D 是一款高精度 CFD 软件，专门用于解决瞬态、自由表面问题。FLOW-3D的完整多物理场套件包括我们更先进的后置处理器FLOW-3D POST。

FLOW-3D 为工程师提供了一个完整且多功能的 CFD 仿真平台，用于研究各种工业应用和物理过程中液体和气体的动态行为。FLOW-3D专注于自由表面和多相应用，服务于广泛的行业，包括微流体，生物医疗设备，水民用基础设施，航空航天，消费品，增材制造，喷墨打印，激光焊接，汽车，海上，能源和汽车。

FLOW-3D 是一款功能独特的多物理场工具，可提供功能、易用性和强大功能，帮助工程师推进建模目标。FLOW-3D 专为实现最高性能水平而构建，可在高性能计算解决方案上从标准工作站无缝扩展到数百个 CPU 内核。

高级功能

网格划分和几何形状

湍流模型

高级物理模型

流量类型选项

化学模型

多孔介质模型

物理建模选项

离散粒子模型

两相和双组件模型

流定义选项

与其他程序耦合

热建模选项

数据处理选项

数值建模选项

用户体验

流体建模选项

多处理器计算

浅流模型

2022R1 版本具有对 FAVOR™ 方法的扩展，称为详细切割单元表示，引入了具有主题求解器默认值的仿真模板、移动液滴/气泡源、新的轴向泵模型、主动仿真控制功能的扩展、允许用户基于两个自变量指定复杂属性依赖关系的表格属性，以及额外的数值功能，如 VOF 到粒子的开发，以改善质量守恒适用于容易破裂的流体区域。简化的 GUI 改进包括重新设计的物理场对话框、新的初始条件小部件以及重新设计的输出和几何小部件，以实现更轻松、更快速和无差错的仿真设置。

详细的切块表示 – FAVOR™ 的延伸

FAVOR™ 方法使用规则笛卡尔网格上的面积和体积分数来表示实体几何。它使 FLOW-3D 能够有效地模拟流经和围绕复杂几何体的流动，而无需诉诸于非结构化的车身拟合网格。尽管具有相当大的计算优势，但 FAVOR™ 方法面临的一个挑战是，沿固体表面计算壁切力应力有时可能会很嘈杂。FAVOR™的扩展，称为详细的切割单元表示，大大改进了壁剪切应力的计算，从而显着改善了固体表面附近的解决方案。

表格属性

粘度和表面张力等材料属性可能取决于流动条件，例如温度、密度、应变速率或用户定义的标量（表示污染物浓度等）。将这些属性拟合到函数形式可能需要复杂的曲线拟合，特别是当属性依赖于多个自变量时。FLOW-3D 中新的表格属性功能允许用户以表格形式定义流体属性，较多具有两个自变量。例如，可以从实验数据中将表面张力制成表格，以描述对污染物浓度和温度的复杂非线性依赖性，或者可以从实验数据中将粘度制成表格，以表示对应变速率和温度的依赖性。用户可以在表格属性对话框中输入单个变量或两个变量依赖项。

粘度定义为固体含量（密度）和应变速率的函数。在本例中，稠密的流体区域向下滑入一个静止的池中，该池在时间零处与稠密沉降的流体区域和上方的清澈水分层。

扩展的主动仿真控制

主动仿真控制（ASC）对于根据探头处的流动信息控制仿真非常有用。在此版本中，ASC 已扩展为允许基于来自一般历史数据、通量表面和采样体积的流量信息的其他控制。

与点探头相比，通量表面和采样体积的优点之一是，它们可以提供表面或体积上的平均值信息，而不是基于点的信息。在某些情况下，基于表面和基于体积的信息可以更能代表模拟中感兴趣的行为。

借助这项新功能，用户可以：

当控制体积中的温度超过或低于临界值时，终止仿真。
根据采样体积中的湍流能量控制喷嘴的填充速率。
根据磁通平面上的平均速度控制输出频率。
当采样体积中的填充分数达到用户指定的值时终止模拟。

在本例中，低温罐进料管中的泵（深灰色矩形）以恒定的流速从推进剂罐中抽取液氧。当液氧排出时，当液体中的压力降至指定值以下时，主动仿真控制会触发质量/动量源（顶部的灰色条）。当压力上升到指定值以上时，加压关闭。

挥发性有机化合物到颗粒

FLOW-3D中尖锐界面跟踪VOF方法的准确性和鲁棒性通过与流体颗粒相结合而得到增强。新的粒子物种称为VOF粒子，用于代替VOF函数，以跟踪计算域中的小流体韧带和液滴，从而更好地保持流体体积和动量。在重力控制过程中，时间步长也会更大。当满足特定条件时，VOF流体在特定时间和位置自动转化为VOF颗粒。然后使用拉格朗日粒子模型计算粒子运动，并在重新进入流体时将粒子转换回VOF表示。

轴流泵型号

FLOW-3D的新型轴流泵模型允许用户在仿真中模拟轴流泵的净效应。关于泵的行为，有两种选择。第一种选择是规定体积流量或流速通过泵，以便流体以指定的速率移动。当为泵提供工作流量时，此选项是合适的。第二个选项根据泵性能曲线提供更完整的泵运行定义。在这种情况下，用户可以定义泵性能曲线的线性近似值，以便通过泵的流速将取决于泵上的压降。在这种配置中，表示泵的典型行为，即当反向动态扬程积聚并推回泵运行时，流量将减慢并最终失速。

液滴/气泡源模型

自首次开发以来，FLOW-3D已被用于对从喷嘴和其他孔口形状中弹出的液滴进行建模，以模拟在表面张力作用下形成的流体形状。然而，在某些情况下，不需要模拟液滴离开喷嘴时的形状，因为只有液滴对基板的影响才有意义。此外，对气泡在流体中的传递进行建模可能很有趣，但对气泡的起始性不感兴趣。新的液滴/气泡源模型对于此类情况很有帮助。

新的液滴/气泡源模型允许球形液滴或气泡以定义的间隔从点源发射。此源可以是静止的，也可以是以表格形式定义其运动。液滴或气泡的初始速度也可以在三维空间中定义。所有物理模型都与此模型兼容，因此可以模拟多孔介质流动、蒸发/凝固和表面张力等典型应用。

在本例中，液滴源以圆形模式移动，同时以10 m/s的速度向下喷射液滴到多孔介质中，以创建环形设计。

模拟模板

新的仿真模板根据给定的建模框架预加载重要参数，例如具有自由表面的一个流体不可压缩流或一个具有 2 个流体可压缩的模拟。创建新模拟时，将向用户显示一个对话框，其中包含六个模板，供用户从中选择，这些模板涵盖了 FLOW-3D 中最常见的建模案例。\”无\”选项允许高级用户从空白开始，以便他们可以应用专门的数字设置。使用模板是加快模型设置过程的便捷方法，可帮助用户避免犯错误或忘记定义参数。