Fluent 2024R2新功能｜02 Solution模式

Fluent 2024 R2的Solution模式新增了以下功能。

1 用户体验

• 模型树中的节点拖放复 制功能已得到扩展和改进。

2 文件

• 可以在Fluent中将案例配置写入到文件时选择要记录的profile文件。
• 通过file/export/settings/cgns-familyname文本命令，可以指定导出的CGNS数据是否包含族名称。
• Fluent现在支持为每个单元区域单独导出CGNS zone_t，该功能由file/export/settings/cgns-separate-cellzones文本命令控制。
• 可以在动画图像文件中选择附加时间步长、流动时间或迭代次数。

3 Solver-Meshing

• 以下是适用于气动模拟的新预定义网格自适应标准，现已可供使用：

• Combined Hessian Indicator

  该标准通过调整网格来优化基于海森矩阵的误差指示器，海森矩阵包含多个流场（如压力、温度、速度、密度及湍流）的二阶导数。它适用于广泛的马赫数范围，并能在涉及多种尺度和流动现象的环境中，对关键区域进行适应性调整。

• Mach Hessian Indicator

  此标准根据包含马赫数海森矩阵的误差指示器调整网格，旨在针对更广泛的马赫数流动进行适应性调整，相比于Pressure Hessian Indicator。同时，它仅基于输入场的单一标量值，与Combined Hessian Indicator*使用的多个流动场形成对比。

• 现在可以在当前不重叠的边界区域之间创建多个网格界面，简化了滑移网格模拟的设置过程。在这些模拟中，各区域起初没有重叠，随后通过滑移形成包含重叠的位置。（无需手动创建众多非重叠网格界面）

• 在创建非一致网格界面时，改进后的文本命令（define/mesh-interfaces/auto-options/set-one-to-one-pairing-tolerance）允许手动调整边界区域配对的长度因子。这一功能增强了您的控制能力，有助于消除不必要的网格界面、生成缺失的网格界面或调整界面区域的尺寸。

• 在定义辅助几何结构时，新增了 Reconstruction 类型，允许通过基于一个或多个指定边界区域的当前节点坐标构建平滑背景模型来定义几何形状。

• 现在可以删除由特定寄存器标记的网格单元。

• 在动网格模拟中定义刚体区域时，现在可以通过运动定义来指定该区域的运动。运动定义包括名称、参考系、平移和旋转设置。使用运动定义的优势在于它比其他方法（如profile或用户自定义函数）更简便，并且允许通过表达式来定义动网格运动。

4 单元区域与边界条件

• 对于涉及穿孔壁面边界条件的固体区域情况，现在可以在注射流体通过穿孔时考虑固体壁与流动之间的共轭传热效应。

• 对于启用了能量方程的固体单元区域且涉及固体运动的案例，您现在可以启用或禁用与该固体区域相邻的各个边界壁面区域的边界对流传热模型。这种模型考虑了由于固体运动导致的进出域的热量对流。默认情况下，此功能在所有地方都是禁用的。

  在之前的版本中，当固体的运动为平移时，边界对流传热默认应用于所有的边界壁；而当固体的运动是旋转时，则不应用于任何壁面。现在建议仅在固体的平均速度显著垂直于墙面的那些边界壁面上启用边界对流传热，无论是平移还是旋转运动都适用。当读取之前版本创建的case时，Fluent会自动调整边界对流传热的设置以符合新的推荐做法；用户可以使用define/boundary-conditions/wall文本命令撤销这些更改。

5 材料参数

• NIST真实气体模型之前采用的是REFPROP v9.1数据库，现已升级至包含152种流体的REFPROP v10.0版本。同时，REFPROP v7.0数据库已不再支持，并未包含在Ansys Fluent的安装包内。

6 传热/辐射

• GPU求解器现已支持离散坐标（DO）辐射模型。

7 湍流

• GPU求解器现已支持通用WMLES模型（Fluent GPU求解器支持的功能）。

8 透平机械

• 在使用NPS界面模拟大节距差异时，现在可以通过以下文本命令来最小化整个界面的总压力损失：define/turbo-model/general-turbo-interface-settings/expert/nps-minimize-po-loss。
• 新版本推出一款透平机械性能评估工具，用于计算透平机械的各种效率和性能特征。

9 反应流

• 在模拟涉及化学反应的多组分颗粒时，可以通过 define/models/dpm/options/scr-urea-deposition/set-liquid-properties 文本命令，为液态尿素及其副产品设置通用的粘度和表面张力值。

10 离散相模型

• 在模拟涉及化学反应的多组分颗粒时，颗粒混合材料的 Viscosity 、 Thermal Conductivity 和 Droplet Surface Tension 等属性不再固定为常数。
• 对于包含多组分颗粒的情况， immiscible-not-vaporizing 在 Set Injection Properties 对话框（Components选项卡）的 Evaporating Species 选择列表中已被更名为 none。
• 针对涉及多组分颗粒并伴随化学反应的问题，目前能够模拟自由流中颗粒的热解过程。
• 此前仅适用于惰性或燃烧颗粒的传热系数模型，现已扩展至包含非蒸发组分的多组分颗粒的DPM案例中。
• 对于涉及表格化粒径分布的问题，现在可以使用 Interpolate Between Classes 选项，通过相邻直径类别之间的线性插值来生成粒径分布。
• 对于涉及蒸发液体液滴和拉格朗日壁面薄膜的模拟，现在完全支持蒸发质量的汇总报告。利用这一功能，可以在扩展汇总报告中包含来自自由流粒子和蒸发薄膜的总蒸气分数信息。这在Fluent 2024 R1版本中作为测试版功能提供。命令文本report/evap-mass-details-in-dpm-summ-rep已更名为report/calc-exchange-data-on-zone-types。

11 多相流模型

• 在双热阻传热模型中，原先在 Two Resistance Model 对话框中被称为 Lavieville et al. 的相间传热选项已更名为 time-scale 选项，以增强清晰度。此外，现在用户可以调整时间尺度值。
• 在处理涉及沸腾模型的欧拉多相流问题时，现在可以调整用于计算Kocamustafaogullari-Ishii气泡脱离直径的气泡接触角。
• VOF和Mixture多相流模型现在可以使用一种新方法计算瞬态壁面热流密度，该方法利用了相级别的线性化系数。这些系数随后在混合域中累积，以确保在壁面边界上正确报告壁面热流密度。
• 对于涉及空化传质模型的多相流问题，新增了一个后处理场变量 Saturation Vapor Pressure n，可以在 Phase Interaction... 类别下找到。

12 电势场与电化学模型

• 对于电解和氢气泵的问题，新版本在Potential...类别中新增了一个后处理场变量Capillary Pressure。

• 针对电解和氢气泵模型，新增了以下用户自定义函数：

• DEFINE_ELECTROLYSIS_ECHEM_RATE：用于定制Butler Volmer方程中的转移电流。

• DEFINE_ELECTROLYSIS_RELATIVE_PERMEABILITY：用于定制液体水体积分数传输方程中使用的相对渗透率。

• UDF宏DEFINE_CAPILLARY_PRESSURE增加了一个额外参数——液体饱和度s。UDF手册已添加示例展示新参数的使用方法，现有的DEFINE_CAPILLARY_PRESSURE 宏需相应更新。

• 使用电解和氢气泵模型时，现在可以通过表达式指定电池或电堆的总电压和总电流。

• 在模拟非解析电解过程时，现在可以为阳极和阴极催化层指定电导率并考虑欧姆电势损失。

此外，为了清晰起见，以下参数已被重命名并移至 Potential/Electrochemistry 对话框中的不同选项卡：

13 电池模型

• 新版本推出一种新的电池排气模型（Battery Venting Model），用于模拟某些电池危险状况。
• 独立的热滥用模型引入以下增强功能：
• 现在可以绘制Heating Temperature vs Temperature Profile图。老版本的Heating Rate Profile 图已更名为 Heating Rate vs Time Profile 。
• 现在可以将温度预测结果与导入的实验数据进行比较。
• 电池模型现已能够与多相流模型结合，以模拟特定电池热管理应用中的浸没冷却过程。

14 聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）模型

• 针对PEM燃料电池的瞬态模拟，新增了冰形成模型（Ice Phase Model）。该模型能够预测在低温启动条件下PEMFC设备内部的结冰情况。

• 现在可以通过表达式指定单个电池或电池堆的总电压和总电流。

15 Fluent的原生GPU求解器

• Fluent GPU求解器现在可以在AMD GPU上运行。
• 以下是Fluent GPU求解器支持的Solution模式的功能
• 质量流量进口及出口的可压缩流动
• 速度入口的可压缩流动
• 压力远场边界条件
• 低速可压缩流动
• Pseudo Time方法和流动Courant数的求解控制
• 稳态统计的数据采样
• CHT（共轭热传递）与固体的各向异性和正交各向异性热导率
• 湍流化学相互作用中涡耗散组分传输模型
• 表面报告定义：标准偏差、体积流量、质量加权的均匀性指数
• 体积报告定义：体积、质量
• Poor mesh numerics (poor cell removal)

16 密度基求解器

• 现在可以通过Solution Steering实现库朗数的线性增加。

17 伴随求解器模块

• 在先前版本中，伴随可观测量的表达式仅限于单值标量。新版本则扩展了功能，支持二元运算符内结合单值与场表达式，从而更灵活地定义这些作为可观测量的表达式。
• Goal-Based Error Indicator 预定义标准现已可用，可在计算过程中动态调整网格，以减轻网格细化对特定可观测量的影响。

18 图形、报告和后处理

• 现在可以控制矢量图中3D矢量的tessellation程度。降低tessellation值会加快矢量渲染速度，但箭头的外观可能会有所牺牲。

• 可以测量图形窗口中显示对象的距离和角度。

• 可以将profile场可视化为点云。

• 改进了注释功能，支持添加日期、时间、流动时长及时间步长等详细信息，并可在显示后调整注释位置。

• 新的学习与支持功能区选项卡提供了快速访问教程、培训资源、文档等的途径。

 

• 现在，可以直接从Animation Definition对话框中选择仪表板作为动画对象。

• 仪表板现已支持在不指定基础窗口的情况下嵌入图表和图形对象，从而允许平铺窗口以避免重叠。

• 真实的射线追踪显示效果现在更加出色，能够包含显示模型在环境地面上投射的阴影。您还可以锁定模型在环境中的位置以微调其外观。

19 并行处理

• 在Linux系统上运行时，配备EFA界面的Amazon Web Service（AWS）实例可以使用新的ethernet.efa互连。（通过Fluent启动器启动并行Fluent）

20 适用于Arm的Fluent

• 在Arm平台上运行Fluent时，现已支持以下功能：

• Web界面
• 利用完整信号计算FFT场的涡轮声学技术

21 参数化研究

• 现在可以利用GPU资源进行本地定义的并发设计点更新。

• optiSLang相关功能已移至独立的类别，并在参数化功能区中进行了扩展。现在，功能区的optiSLang Capabilities部分包含 Data Export 选项，可直接导出数据、打开optiSLang或其后处理器以进行进一步的设计点分析。

• 在为optiSLang定义设计点时，现在有更多选项来优化、定制和运行您的实验设计（DOE）。

22 仿真报告

• 导出的模拟报告现已包含面包屑导航和针对各个图形的描述（如contours、plots等），方便用户在Powerpoint演示中直接查看。

23 Cell Registers

• 在基于场变量创建单元注册时，可以从 Derivative Option 下拉列表中选择一种新的Hessian方法。该方法允许计算一个包含场变量的Hessian矩阵（即二阶导数矩阵）的误差指示器，这在为外部气动模拟进行网格自适应时创建单元注册非常有用。

24 表达式

• 现在可以更改正在使用的命名表达式的单位。

25 负载管理器

• Fluent Launcher 中的 Scheduler 选项卡已改进，提供以下选项（这些选项之前仅作为命令行选项可用）：

• 在 LSF 下运行时，现在可以指定提交主机。

• 在 Slurm 下运行时，现在可以指定每个集群节点的节点进程数量，并且如果已在 Home 选项卡中启用了 原生 GPU 求解器 选项，现在还可以指定每个集群节点的图形处理单元（GPU）数量。

26 Web界面

• 为了更好地与Fluent的标准桌面版保持一致，我们对网页界面进行了以下改进：

• 现在可以在大纲视图中通过按住Ctrl键来选择多个项目。在适用的情况下，会提供上下文菜单选项。
• 下拉菜单选项现在正确显示为首字母大写。
• 现在可以创建并查看命名的表达式的图表。
• 报告定义和表面在大纲视图中的列表和分类已简化。

• 在Fluent运行时中断或暂停批处理/日志记录模拟的行为已得到改进。以往，当打断日志操作时，Fluent会直接退出；现在则提供了一个超时期限。

• 在概要视图的顶层，可以通过使用 Group By 上下文菜单选项以多种方式显示单元区域和边界条件列表。用户可以选择按List View、按Name、按Adjacency（仅适用于边界）或按Zone Type（默认选项）来展示这些信息。

• 除了Fluent会话中的求解和结果部分，现在还可以访问模拟设置，在这里可以与可用的模拟设置、模型选项、单元区域、边界条件等进行交互。

• 现在可以交互式地移动和调整基于结果的图表（如等值图、矢量图等）的colormap。

• 现在可以使用大纲视图和上下文菜单同时编辑多个对象（特别是对于边界条件非常有用）。

• 现在可以通过网页界面创建镜像平面。这使您能够通过对称平面的镜像来完整表示对称模型。

• 现在可以使用鼠标交互式地探测结果并在特定位置可视化具体数据值。这可以通过在可视化弧中选择相应模式并在图形窗口的图表上点击特定位置来实现。

• 现在可以在大纲视图树中选择某些对象（报告定义、等高线图等）并将其复 制到系统剪贴板（使用相应的上下文菜单选项）。随后，可以将它们粘贴到树中同一类型的另一个选定对象中（使用相应的上下文菜单选项）。这些对象可以在同一会话内或不同会话之间进行复 制/粘贴操作。

• 新增了一项Theme偏好设置，允许在默认的dark主题和适用于网页界面的light主题之间进行选择。

• 图表功能已得到增强，包括：

• 窗口在移出停靠位置后可以调整大小。
• 针对多图布局选择的改进。
• 通过网页界面创建累积图表的能力。
• 能够绘制直方图数据，而不仅仅是将数据打印到控制台。

 

注：以上内容取自ANSYS 2024R2 的Release Notes。采用 deepseek v2 翻译及润色。

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