新版发布 scFLOW 2020

发表日期：2020-03-31

关键词：#CFD##仿真模拟##计算流体力学##计算机辅助工程##CAE#

scFLOW多面体 格热流体分析系统，主要应用于旋转机械，高速流，汽车等领域，提供汽车热管理，进排气歧管热流动分析，与MSC产品多物理场耦合分析等解决方案。scFLOW 2020 新功能包含：

1.GUI 中文界面

2. 格

3.重叠 格

4.自适应 格生产功能

5.噪声模型

6.Wavelet Transform模型

7.噪声模型

8.Wavelet Transform模型

9.增强密度基求解器

10.DEM模型

11.scFLOW2Actran模型

12.MSC 耦合仿真

13.SmartBlades功能

下面就跟随小编一起走进scFLOW 2020……

1. GUI – 中文界面

支持中文语言

2. 格

1. 提高了 格并行效率同时降低了内存消耗量

2. Voxel fitting mesher

目的：即使cad数据有干涉等问题，不需要包面，也无需修复表面，也可以成功生成体 格。

概述：

体 格直接由cad数据生成，无需建立分析模型和生成表面 格。

即使零件相互干扰并且有一些切向接触，也可以生成体 格。

生成六角形为主的多面体 格，并可以插入边界层。

注：

贴体略低于传统的多面体 格。

– 例如零件接触区、薄零件和窄通道。

暂不支持面板部件。

设定步骤

1.在[Option]-[Settings…]-[Mesh]中，选择 格单元并设置[Voxel fitting mesher]。

2.在[Octree parameter]对话框中，通过输入cad零件表面等的八分木大小来生成八分木。

3.在[Mesh parameter]对话框中生成体 格。

Voxel fitting mesher 方法概述

八分木转换为阶梯状的块 格。

– 在零件相互干涉的地方，零件树中更下面的实体优先于更上面的实体。

将块体 格的边界曲面变形为cad图形，提高了图形的贴体性。

3. 重叠 格

1. 改善体积流量守恒

用途：当包含不可压缩流体（如齿轮泵）的移动对象的重叠 格时，改进了流量（流入/流出）平衡。

概述：

即使在不可压缩流体分析中，使用包含运动物体的重叠 格也很难完全满足流入/流出的质量守恒，但在V2020中，通过对质量守恒误差修正方法的研究，改进了质量守恒。

2. Overset程序的性能改进

目的：使用重叠 格大大减少分析的计算时间

概述：

多个重叠 格的重叠过程比V14大大提速。

当没有 格的实体区域占很大比例时，或者当背景区域比以东区域大的多时，加速效果尤其明显。

3. 接触固体间的热传导

目的：在使用重叠 格进行分析时，考虑接触固体之间的热传导

概述：

当不同 格中的实体部分在重叠 格中相互接触时，可以考虑热传导。

即使对于设置了不连续 格无法处理的任意运动条件的运动部件，也可以分析接触固体部件之间的热交换。

注：如果接触区域的 格密度不足，则可能无法获得足够的精度。

Overset_solidheat

案例：关于加热装置位置的优化分析

案例概述

通过改变产生热量的CPU和散热器的位置，研究最佳位置。

利用叠加 格的接触实体间的热传导和初始位置调整函数*，可以基于同一套 格，而无需重新生成 格，就可以研究零件位置对散热的影响。

重叠 格与连续 格的参考热路径比较。

Case 1 : 初始位置

Case 2 : 移动后的结果

Case 3 : 旋转后的结果

Case 4 : 移动，旋转后的结果

4. 重叠 格-结合电流和电场分析

目的：使电流/场分析和热流体分析能够与运动物体一起进行。

概述：

电流/电场分析可使用重叠 格执行。

利用物体复杂运动的电流/电场分析可与热流体分析相结合

自由表面分析和粒子跟踪功能也可以同时使用。

注：在当前版本中，没有向流体施加电磁力（洛伦兹力）的函数。

案例：车身涂装（E-Coat）工艺分析

Overset-ele

4. 自适应 格生产功能

格自适应生成功能包括 格生成和求解器执行

每次 格生成基于前面的计算结果，自动在物理量变化大的地方加密，例如速度变化大的地方。

案例2：基于激波的自适应 格加密

5. 噪声模型

目的：分析非定常运动产生的声音

应用：气流引起的噪音，如风扇

scflow噪声模型包含FW-H模型，以及稳态的Powell-Howe’s source term，Lilley’s source term，Proudman’s source term模型。

案例1：圆柱绕流

计算条件

? Reynolds number :1.0×104

? Turbulence model :LES

? Flow calculation :Incompressible

? Sound source :Cylinder surface

分析结果

– 根据圆柱表面的流动信息，用FW-H公式计算出远场声压。

– 能很好地捕捉SPL的峰值频谱和频率关系。

案例2：风扇噪声分析

功能特点

FW-H公式中声源项的可视化用以获得远场声压的表面区域上的声源值可以输出到后处理文件。它们的均方根（RMS）也可以得到。

分解声压观测到的声压可以分解到每个指定的声源区域，例如旋转风扇产生的声压可以分解成旋转部分的声压和静止部分的声压。

6. Wavelet Transform模型

目的：从非稳态流动中检测特定频率的时变振幅

应用：风扇噪音特定频率相关的流体现象分析

概述：可以进行频率分析，保留傅里叶分析丢失的时域信息

案例：

对于空化噪声分析，为了分析特定频率噪声的流动现象，采用小波变换对空化气泡表面压力随该频率的波动幅度进行分析

发现当空化气泡从翼尖脱落时，压力在该频率上波动。

Waelet

7. 自由液面模型

1. 多组分气体兼容

目的：自由液面与混合气体流动分析

应用：包含多种气体或膨胀气体的自由表面流

案例：混合气体流入分析

通过向内部有自由表面的封闭容器中供应蒸汽，容器内部发生压缩。

可检查分析结果，包括气体种类浓度或容器内压力的变化。

Freesurface

2. 蒸发，冷凝结合分析

概述：

初始条件：将两个玻璃管插入装有40度水的烧瓶中

干空气从一根管子中注入并引起流动。空气从另一根管子排出。

水开始从气液界面蒸发，蒸汽浓度逐渐增加。

蒸汽浓度在后处理器中用体积渲染方式表示。

Vof-evaporation

8. 详细空化模型 (Multi-process cavitation model)

目的：详细分析水中压降引起的空化现象。

应用：泵内、螺旋桨周围等的空化预测。

传统模型：

– 空化体积分数只能实验得到。

新模型

可通过气泡状态的变量M得到如下；

帮助我们从气泡半径分布和气泡数量来推测大/小体积分数产生的原因。

能够从气泡压力预测大气泡产生原因。

Cavitation

9. 增强密度基求解器 (Enhanced density-based solver)

新版本中支持低马赫流动，增强了其他模型得兼容功能

目的：密度求解器广泛应用于各个领域

应用：低，高马赫流共存，自然对流，不稳定或缓慢收敛问题

以下是密度基求解器兼容物理模型

案例：基于混合气体模型的冲击波羽流分析

10. DEM模型

目的：颗粒与流体耦合模拟

用途：流化床、粉体输送、泥沙流

SCFLOW的DEM模型考虑了颗粒与颗粒之间的相互作用，包含三种Contact force(Voigt model)，Van der Waals force，Lubrication force，Rolling friction等。同时可以考虑颗粒与流体之间的粘性阻力，剪切升力，旋转阻力，马格纳斯力等。

案例：

1.净水灌

2.螺旋输送机

3.洗衣机洗涤仿真

11. scFLOW 2 Actran模型 (Actran嵌入到scflow版)

目的：气动噪声无缝耦合

在气动噪声方面Actran无缝嵌入到scflow，能够有效分析气动噪声。

概述：

利用流体分析结果进行Actran声学分析。

Actran读取scFLOW生成的FPH文件

不仅可以进行瞬态分析，还可以进行稳态分析。

声学分析部分的设置和 格划分也可以使用scFLOWpre完成。

该系列分析可自动在scflow监测器上执行。

scFLOW求解器的计算和Actran（ICFD）的文件读取可以同时执行。

Actran（h5）的声学结果可以通过scflow后处理器进行可视化。

案例1：Scflow 2 actran

声学分析是由Actran基于稳态分析结果计算。

与scFLOW相比，声传播分析中考虑了声反射和壁面衍射等效应。

在后处理器中可以直观地显示出观测点的声压等值线和声压谱图。

12. MSC 耦合仿真

使用MSC联合仿真工具，可以实现MSC软件之间的多物理场耦合。

例如scFLOW 和 Marc, Nastran，scFLOW和Adams之间的耦合仿真，同时3-way联合仿真，scflow，MARC，Adams。

案例1：雨刮器

案例2：brake

案例3：颤振分析

13. SmartBlades功能（轴流风扇，离心风扇）

scFLOW V2020提供了自动生成轴流风扇以及离心风扇三维模型功能，可用来风扇设计以及优化。

1. 轴流风扇设计模块

用途：Parasolid格式的风扇三维模型生成器

概述：

风扇可以通过改变风扇设计参数来生成。

默认情况下，颜色设置为曲面，并且与曲面区域名称（Colors.ini）相关的颜色文件可以从[Program Configurations]-[Face Colors and Regions].1）输出。

该模块还可以通过VB接口改变风扇的形状，并将数据输出为Parasolid格式

2. 离心式和斜流式风机设计模块

用途：离心式和斜流式风机。

概述：

可以生成满足所需规格的风扇几何模型。

导出的Parasolid数据可用于scFLOW分析。

单独区域上的颜色允许在scFLOWpre.1中自动定义表面区域。

通过VB接口，可以进行设计参数更改以及数据导出。

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