Релиз Fluent 2021 R2

В настоящей статье представлены некоторые из нововведений в версии ANSYS Fluent 2021 R2. Будут рассмотрены разделы: интерфейса, сеточных шаблонов, горения, многофазных потоков, теплообмена и пр.

Интерфейс

Рисунок 1 – Лист параметров

В GUI теперь можно быстро просматривать ключевые входные параметры через раздел List Modified Settings. Вызывается ПКМ из дерева проекта. Представляет собой таблицу соответсвия элементов именного набора параметрам, описывающим участок. Например, для условия входа в списке представлены скорость и температура.

Рисунок 2 – Графика

Теперь при постобработке можно создавать композиции из контурных диаграмм, графиков и прочих элементов сцены, а также сохранять настроенный шаблон вместе с файлом кейса.

Рисунок 3 – Текстуры

В постобработчике появились новые материалы, цвета и текстуры. На рисунке 3 показан тройник, выполненный из металла.

Рисунок 4 – Состояние дисплея

Появилась новая функция – состояние дисплея. Теперь пользователь может заранее подготовить шаблоны различных дисплеев, и обращаться к ним при необходимости. Состояние дисплея включает в себя широкий набор параметров, среди которых: тип проекции, прозрачность, отображение осей, линейки и пр.

Рисунок 5 – Пробы

Теперь значения параметров проб отображаются не только в консоли, но и в графическом окне.

Сеточные шаблоны

Рисунок 6 – Панель задач

В сеточном редакторе появилась панель задач, как в модуле решателя, это разгружает интерфейс и упрощает работу с программой.

Рисунок 7 – Выдавливание сетки

В шаблоне watertight появилась возможность выдавливания сеток из плоскостей и поверхностей, а также теперь поддерживается возможность импорта геометрий тел воздействия для настройки локальных размеров.

Рисунок 8 - Узоры

В шаблоне теперь можно перемещать, вращать и копировать тела, создавать массивы однотипных доменов.

Рисунок 9 – Адаптация сетки

Появились новые переменные по которым может проводиться адаптация сетки, особенно это касается модели FGM горения топлива. Использование адаптации позволило сократить время расчета процесса зажигания с 3х недель до 3х дней.

Рисунок 10 – Адаптация сетки в зоне факела

Рисунок 11 - NITA

Проведена доработка алгоритма NITA, скорость расчета при помощи нового алгоритма превышают Simple в 3 раза, а Coupled в 8 раз.

Появилась новая модель Gap model для работы с узкими зазорами при относительно крупной сетке

Рисунок 12 – Gap модель

Большинство динамических сеток методом перестроения можно теперь выполнять в режиме Unified remeshing.

Рисунок 13 – Динамическая сетка новый режим

Переменная поля Moving Mesh Courant Number помогает оценить подходящий размер временного шага для расчетов скользящей сетки и MDM. Ранее выпускалось только для VOF. Теперь доступно как для однофазного, так и для многофазного моделирования.

Рисунок 14 – Пересекающиеся интерфейсы

Появилась возможность отображения пересекающихся интерфейсов в графическом окне.

Рисунок 15 – Скорость обработки интерфейсов

Скорость обработки интерфейсов заметно выросла в новой версии.

Химия и горение

Рисунок 16 – Массовая доля компонента

Исторически в Fluent не было никакой собственной переменной постобработки для расчета массы компонента. Интегралы по массе всегда выполняются с использованием плотности смеси, поэтому этого было недостаточно для расчета массы компонента в фазе. Добавление уровня смеси в массовой концентрации улучшает визуализацию физики компонентов. Облегчает массу компонента за счет интеграла по объему.

Рисунок 17 – факел водорода

Раньше ламинарная скорость распространения пламени была входным параметром для ANSYS Fluent. Теперь благодаря заимствованию некоторых математических моделей из CHEMKIN ламинарная скорость пламени может рассчитывать внутри Fluent.

Рисунок 18 – Модель перфорированной стенки

Эмпирическая модель перфорированной стенки позволяет при упрощенной сетке, без прорисовки отверстий, правильно оценивать и падение давления и локальные скорости (струи).

Турбомашинное оборудование

Появилась новая неравновесная модель влажного пара на основе уравнения Вукаловича. Старая модель Янга была исключена из списка моделей Флюента.

Рисунок 19 – Модель влажного пара

Аэрокосмическая промышленность

На гиперзвуковой скорости газы начинают диссоциировать (и ионизоваться) при столкновении с носовыми частями летательных аппаратов. Требуется подходящее химическое моделирование с конечной скоростью (FRC). Предыдущая практика использования решателя жесткой химии давала очень медленную сходимость для стационарного моделирования. Быстрый и надежный FRC достигается за счет правильного обращения с источниками реакции для реакций прямых и обратных Новый “None – Direct Source” вариант для параметра Chemistry Solver в GUI. Прямое сопряжение с источником вместо обращения к решателю. Сходимость достигается на порядок быстрей, чем с опцией жесткого химического решателя для типичных гиперзвуковых приложений.

Рисунок 20 – Новое источниковое слагаемое

Рисунок 21 – Разреженные потоки

Граничные условия частичного скольжения и скачка температуры переводят уравнение Навье-Стокса в переходный разреженный режим. Доступен в решателе DBNS с ламинарной турбулентностью. Применимо для 0,03 <Число Кнудсена <0,2. Калькулятор чисел Кнудсена доступен в TUI> define/boundary-condition/knudsen-number-calculator. Выберите частичное скольжение для разреженных газов при настройке ГУ стенки. Температурный скачок автоматически активируется для изотермических стен, если выбран параметр Частичное скольжение.

Многофазные потоки

Использование нового алгоритма для решения многофазных задач может значительно сократить время расчета.

Рисунок 22 – Гибкий Bounded Second Order

Гибкий BSO также очень быстро достигает конечного установившегося значения температуры по сравнению с BSO из-за лучшей сходимости и отсутствия выбросов и провалов. Схема первого порядка также приводит к более быстрой сходимости, но при этом создается диффузное поле объемной доли, поэтому гибкий BSO - лучший баланс между точностью, скоростью и стабильностью.

Рисунок 23 – Решения против численной диффузии (ДПДР – динамическое противодиффузное решение)

Антидиффузия - это численная обработка для уменьшения числовой диффузии, возникающей из-за дискретизации или сетки, однако она может создавать искусственные волны / морщины на границе раздела из-за численного увеличения резкости. Динамическая антидиффузионная обработка сводит к минимуму эти волны за счет уменьшения сжатия в тангенциальном направлении к границе раздела.

Рисунок 24 – Гибридная модель

Старый метод адаптивного шага по времени выбирает размер шага по времени только для межфазных ячеек. В EWF-> VOF + DPM-> VOF, разрешенная пленка VOF образуется после того, как срабатывает переход модели, поэтому в начале моделирования межфазные ячейки отсутствуют. Новый Adaptive Time Stepping считает, что VOF формируется из-за перехода → Размер временного шага обновляется из всех ячеек, пока интерфейс не будет обнаружен.

Модель дискретной фазы

Поддержка локальных систем координат для большинства типов впрыска упрощает настройку форсунок с несколькими отверстиями. Внедрение файлов может применяться к различным опорным кадрам без необходимости вручную преобразовывать данные внедрения. Теперь для большинства типов впрысков пользователи могут выбрать опорную рамку. Любое положение или скорость, указанная на вкладке «Свойства точки», будет обрабатываться относительно выбранного кадра. Если в установке существуют локальные опорные рамки, пользователь может выбрать любую из раскрывающегося списка «Справочная рамка». По умолчанию будет использоваться «глобальный» фрейм. Поддерживается для: Single, Group, All cone types, All atomizers, File. Не поддерживается для: Surface, Volume, Condensate.

Рисунок 25 - Линеаризация

Линеаризация источника фракции смеси DPM может улучшить стабильность и сходимость для моделирования горения с распылителями жидкого топлива с использованием моделей горения без / частично предварительно смешанного

Линеаризация доступна как для первичной, так и для вторичной фракций смеси, а также для инертных частиц

Запускается через TUI

/define/models/dpm/interaction/linearized-dpm-mixture-fraction-source-terms? Yes/No
Тестирование на небольших кейсах показывает значительное улучшение для высоконагруженных кейсов.

Рисунок 26 - Перфорация

Устранение крошечных входных отверстий в сетке создает маленькие ячейки, для которых требуются небольшие участки DDPM, что приводит к непрактично большим сеткам и количеству участков. Граничное условие перфорированной стенки теперь можно использовать для многофазных потоков, чтобы избежать зацепления таких крошечных входных отверстий. Массовый расход может вводиться только для первичной фазы.