Fluent 2019R1更新内容

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了Fluent软件的多个新功能与改进，包括使用Frozen Gust方法模拟转子-定子相互作用、复制Profile文件对话框、将Profile附加到参考系、选择Prevent Reverse Flow的压力入口边界条件等。同时，伴随设计工具可用性得到了改进，支持降阶模型(ROMs)以及自定义字段函数作为变量。此外，还提供了基于表达式的网格自适应、远程可视化、并行处理等新功能，并增加了对IBM OpenPower平台的支持。最后，还介绍了一些令人兴奋的Beta特征。这些改进和增强有助于提升Fluent在流体仿真领域的性能和灵活性。

本文列出了ANSYS FLUENT 2019 R1 Solution模式中的新功能。

2.1 用户界面

• 起始页：一个新的开始页面提供了对用户最近使用的文件的快速访问，以及指向视频、文档和有趣的模拟内容的链接。可以在Preferences中控制是否显示该起始页。

• 表达式：ANSYS Fluent现在允许使用表达式(类似于ANSYS CFX表达式语言)，它允许用户指定非常数和/或非均匀的边界条件和源项为时间、迭代数、位置和解变量的函数，无需编写UDF或Profile文件。

• 计算状态栏：在计算过程中，用户界面底部会出现一个新的状态栏，其显示求解进行情况以及中断计算的按钮。不再弹出早期版本中计算时的对话框。

• 拖拽：ANSYS Fluent现在支持各种操作的拖放：

• 将CASE和/或数据文件拖放到Graphics窗口中，可以将其加载到会话中。

• 将图形对象(如Contours、vectors等)拖放到Graphics窗口中，以将它们添加到显示中。

• 在大纲视图或其他会话的大纲视图中拖放Boundary Conditions, Report Definitions, Expressions, and Graphics Objects，可以以复制/更新设置设置。

• 对象定义导入/导出：您还可以在Boundary Conditions、Report Definitions、Expressions、Graphics Options的上下文菜单中使用导出和导入命令来保存/加载它们的定义。现在，在会话内和会话之间拖放某些文件和设置、在大纲视图中右击选项选择复制和粘贴的选项，也可以完成相同的操作。

• 可编辑表面定义：用户可以编辑在模拟过程中定义的任何曲面(point、 plane、 line/rake等)。此外，在FLUENT模型树中列出了所定义的曲面，用户可以对它们执行右键单击操作，如分组和修改设置。

• 文本命令自动完成：控制台现在包含一个自动完成器，在您开始键入时立即显示有效的输入，以便您可以快速地输入您想要的命令。需要在Preferences中开启自动完成选项。

• 本地化：用户界面可使用日语。使用lang=ja环境变量启动日语界面。

2.2 瞬态求解器改进

这个版本为瞬态模拟提供了许多加速支持。

• 基于CFL条件的自适应时间步进：在迭代计算过程中，Fluent基于满足Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)条件更改时间步长，改方法可用于一阶和二阶隐式格式。

• 用于LES模拟的NITA加速：当使用具有非迭代时间推进(NITA)方案进行大涡模拟(LES)时，现在可以使用accelerated time marching选项以加快仿真速度。此选项适用于使用定密度流体的非反应流模拟。

• 变密度流动的优化：对于使用压力基求解器的瞬态、变密度流动，现在可以指定模型方程的求解顺序为针对体积膨胀进行优化，采用此方式可以使那些密度依赖于热效应、化学组分（如燃烧模拟）等的流动计算加速收敛。

注：该功能使用TUI命令开启solve → set → equation-ordering

• 混合湍流Rans更新：使用SBES子模型时，用户可以指定k-omega方程的更新间隔。指定大于1的更新间隔将减少模型中RANS部分的求解频率，从而减少计算时间。

• 基于流动时间间隔的监测：用户现在可以在指定的流动时间间隔执行诸如监视积分量、创建动画帧及保存case/data文件等操作。

2.3 共轭传热

• 稳健性增强：流体域与固体域之间的默认映射方法从显式映射改为隐式映射。与显式方法相比，隐式耦合法具有更好的收敛性。对于使用版本19.2或更早版本创建的FLUENT案例，可以使用以下命令启用此方法/define/models/cht/implicit-coupling?。

2.4 辐射模拟

为扩大蒙特卡罗辐射法在照明和光学系统中的应用，新版本做了一些改进，其中collimated beams方法能有效地提高计算效率。

• 对于蒙特卡罗模型，用户现在可以在内部半透明耦合壁面上指定一个非零的扩散分数。

• 太阳荷载模型现在可通过Solar Irradiation选项与蒙特卡罗模型一起使用。

• 现在允许使用蒙特卡洛辐射模型的计算网格中包含有完全重叠的映射非保形网格interface。

2.5腐蚀与电化学

• 温度相关的电化学参数：对于电化学反应，现在可以将Butler-Volmer或Tafel参数定义为温度的多项式或分段线性函数，或者通过UDF宏 DEFINE_EC_KINETICS_PARAMETER进行定义。

2.6 侵蚀

• 稠密流中的侵蚀-对于稠密的颗粒流，用户可以通过在侵蚀模拟中包括欧拉相和拉格朗日离散相来模拟shielding和abrasion效应。在这些情况下，Fluent将总侵蚀率计算为欧拉相的磨蚀和离散相的冲蚀之和，并通过shielding效应加以修正。

2.7 颗粒和液滴流动

• 离散相壁面力的后处理-以下DPM变量现在可用于后处理(在离散相变量.(类别)：

• DPM Wall X Force

• DPM Wall Y Force

• DPM Wall Z Force

• DPM Wall X Normal Pressure

• De Brouckere Mean Diameter ：新的DPM场变量，DPM D43可输出德·布鲁克雷平均直径。

• DPM Sample文件缩减：当使用dpm Sample文件作为注入文件时，您可以使用一个新的DPM Sample缩减工具来减少将被注入计算区域的颗粒包数量，同时保持注入特性以进行更有效的模拟。此外，还可以将非稳态的样本/注入文件转换为稳态文件。

2.8 壁膜

• Stripping and Edge Separation：拉格朗日壁膜Stripping and Edge Separation模型目前能够完全支持。（离散相边界条件类型）。

2.9 燃烧

• 更精确的火焰传播：新的Thickened Flame Model取代之前的模型。新模型较准确地反映了湍流对火焰动态增厚的影响。

• 在FLUENT中生成CHEMKIN FGM Flamelets：现在可以直接在Fluent中使用Chemkin物理空间预混合火焰集生成预混合火焰集（FGM）。新方法通过使用计算的标量耗散率分布而不是假设一个分布来提高预混合FGM求解精度。

2.10 声学

• 波动方程求解器：一种新的混合模拟方法可用于计算近场和中场中的声传播，在近场和中场中，反射和/或主流流动使其他声传播技术（如ffwocs-williams-hawkings）不适用。该方法通过求解微分波动方程计算声传播。

2.10 感应加热

• FLUENT/Maxwell耦合：可以利用System Coupling联合Maxwell及Fluent稳态/瞬态求解器模拟电磁感应加热问题。Fluent中计算得到的温度场被传递至Maxwell以更新热相关的电磁参数。

• 表列饱和数据：饱和的空化和蒸发冷凝传质模拟，提供了两种新的方法tabular-pt-sat 及tabular-ptl-sat 制定汽化压力与饱和温度。

• 重叠网格中的组分运输：可以在重叠网格中模拟单相非反应流。

2.11 湍流

• Generalized kω (GEKO)：广义kω模型作为一个完整的特征被发布。该模型将kω模型扩展为四个新的自由系数，这些自由系数可以在不影响模型基本校准的情况下进行调整以简化流动，如平板边界层。

2.12 求解器/方法

• 重叠拓扑控制：在某些情况下，需要更多地控制过多的组件区域如何“切割”其他单元区域。新的孔切割过程控制允许支持更大范围的拓扑结构。

• 现在可以指定某些边界区域不剪切某些单元格区域。这样可以添加扩展现有区域边界的流体区域。

• 如果组件区域没有将切割其他单元区域的边界，现在可以确保所有组件区域都得到切割种子，从而将导孔切割到重叠网格中，然后在重叠最小化期间扩大该网格。，则现在可以确保所有组件区域都得到切割种子，从而将试点孔切割到重叠网格中，然后在重叠最小化过程中扩大这些网格。

• 计算域与边界条件

  

• 现在可以使用Frozen Gust（或入口扰动）方法来模拟转子-定子相互作用。

• 新的复制Profile文件对话框允许用户复制配置文件。

• 现在可以将Profile附加到参考系，以便profile将随参考系一起旋转/平移。

• 对于压力入口边界条件，现在可以选择Prevent Reverse Flow。当选择此选项时，ANSYS Fluent将在边界网格面上建立人工壁面，以防止流体流出计算区域。

• 伴随设计工具可用性改进

• 使用与笛卡尔区域相似的方法简化了定义圆柱形变形区域的过程。

• 现在可以在图形窗口中显示设计条件，包括或不包括相关设置（包括原点、轴、平面和法线）和/或突出显示应用设计条件的节点子集。这提供了一种验证设计条件是否适当定义的简单方法。

• 对于类型为rotation的设计条件，可以通过单击一个按钮轻松地将原点设置为相关曲面的中心。

• 计算设计更改后，现在可以在修改网格之前在图形窗口中预览几何图形更改。

• Design Changes选项卡中的图形用户界面（GUI）控件重新排列以便于使用。

• 用于导出敏感度的GUI已移到Manage Sensitivity Data 对话框中，以便可以从单个对话框中导入和导出敏感度。

• 控制点现在在图形窗口中沿变形区域的代表性方向以红色显示，以便于用户直观地确定所指定的数字是否合适。

• 伴随解算器现在支持使Least Squares Cell Based方法来计算梯度。

2.13 降阶模型(ROMs)

• 可以将自定义字段函数用作变量，在定义reduced order模型时可以选择这些变量。

2.14 单元注册及自适应

• 可以使用 Field Variable单元注册器计算场变量梯度和曲率。此外还可以根据最大值和平均值缩放变量值。

• 基于表达式的网格自适应允许用户根据表达式定义的条件调整（细化或粗化）网格。

2.14 数据导入及导出

• 现在可以将表面的节点和单元值以encas格式并行导出，以便在Ansys Enlight Enterprise中使用。

• 可以将边界条件、命名表达式和报表定义等设置导出到文件中，以便以后导入。

• 通过在“首选项”中修改“线条宽度”设置，可以控制正在保存图形窗口的图像的线条粗细。

2.15 远程可视化

• 现在可以在Fluent远程可视化应用程序中创建和显示流线图对象。

2.16 并行处理

• Windows操作系统在使用作业计划程序时不再支持Microsoft MPI类型（MSMPI），但支持在本地计算机上使用共享内存运行。

2.17 General

• 现在可以使用system coupling在Fluent和Maxwell之间执行耦合模拟。

• 从命令行启动fluent时，现在可以使用-setenv=“=”选项为会话设置环境变量。

2.18 平台

• ANSYS云计算是一种扩展了ANSYS Fluent解决方案能力的新服务。云计算允许将计算密集型作业提交到由ANSYS管理的云HPC服务上的12、32或112个核心。访问服务由单独安装的ACT应用程序提供。需要云订阅和一个ANSYS弹性单元（许可证）池。

• Ansys Fluent支持将IBM OpenPower平台作为测试版功能。未来的支持和扩展将基于用户反馈和兴趣。

2.19 Beta特征

• 还有一些令人兴奋的新增强，作为测试版功能。详细文档见Fluent 2019 R1 Beta功能手册。

作者： 流沙CAE，仿真秀科普作者。

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