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​Cradle CFD 新功能解析(含案例)| scFLOW V2021.1

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本文摘要(由AI生成):

本文介绍了WPS AI的新增功能和改进,包括多相流模型、基于DEM的绳索模型、移动物体辐射的VF法、弹性腔模型以及密度基求解器的加速等。文章通过多个案例展示了这些功能在实际应用中的效果,如螺旋分离器中气泡与水的分离分析、油水混合分离分析、水驱流动中气泡的漂浮分析、用穿孔板阻止绳索的分析、旋转物体的热辐射分析以及分支血管脑动脉瘤的血流模拟等。此外,文章还提到了GUI和Tools方面的改进,如体素拟合网格中实体零件的分组和从离心风机外形创建到可压缩流体分析的无缝设置等。这些功能和改进有助于提高WPS AI的模拟分析能力和用户体验。


《Cradle CFD V 2021.1 新功能解析》共分三个部分:scFLOW 2021.1、scSTREAM 2021.1以及scPOST 2021.1,小编将分三期分别为大家展示,敬请关注。


scFLOW 2021.1


 1   Voxel fitting-实体零件的分组

Voxel Fitting网格是创新式网格生成功能,对于不封闭,有间隙,重叠等模型,无需模型修复或者包面,可以自动生成体网格。       


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通过将一些实体零件分组,将它们视为一个零件,试用于用板材创建零件形状的CAD数据。例如不封闭的板件,可以认为封闭体,无需模型修复,自动生成体网格。
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 2   自由液面模型(3种以上多相)


自由表面分析可以处理三相或三相以上的流体。同时三相界面的表面张力和接触角也可以用level set方法来考虑。


可以应用于处理水、空气和油的运输管道和储罐。

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案例:水、空气、油、汞四相流体自由表面分析




由于密度的不同,汞、水、油和空气中的相最终从底部依次分离。

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自由液面4相

 


 3   欧拉多相流

从原有的自由液面模型和DEM,粒子追踪模型以外,新增了混合模型(Mixture)和欧拉多相流模型。对于搅拌槽,曝气槽等分析更为方便。

案例:在螺旋分离器中气泡与水的分离分析  



          


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Mixture模型

 


案例:基于混合模型的油水混合分离分析





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从计算结果于实验结果比对可知,计算结果与实验结果完全吻合。


案例:欧拉模型分析水驱流动中气泡的漂浮





- 储罐内液态气体(水/空气)分散多相流分析。水流由水箱侧面的入口和出口驱动。             

- 气泡是从罐底注入的。             

- 气泡蜿蜒上升。数值结果与实验结果定性一致。





 4   基于DEM模型的绳索模型

新版本可以考虑弦状物体的动力学分析,也可以考虑通过构成粒子与流体的相互作用。可以应用于旋转机器或过滤器被绳索堵塞。

案例:用穿孔板阻止绳索





-  30根绳索连续流入以3000[rpm]转速旋转的风扇。            

-  每根绳索由40个直径为1[mm]的离散元素粒子组成。             

-  在左侧分析中,绳索缠绕在叶片周围或流向下游。

-  正确的分析表明,绳索是有效地挡在穿孔板。


 


 5   VF 辐射模型支持移动物体

通过重新计算角系数,处理了辐射对运动物体的瞬态贡献。


有利于用VF法计算辐射,运动物体可同时使用。运动引起的辐射贡献变化是依次反映的。可以分析移动物体干燥炉等。


案例:旋转物体的热辐射




本次分析种左侧(-x)指定高温,在右侧( x)指定低温。旋转的物体被放置在中心。每10个周期重新计算一次角系数。             


分析结果可知,随着移动物体的位置变化,可以准确计算出不同角度的温度分布。


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移动物体 



 6   弹性腔(Windkessel)模型

对于心血管分析,弹性腔(Windkessel)模型非常必要。新功能增加了此功能。


-  0D RCR电路连接到设置边界条件的位置。             

-  阻力代表管道摩擦,电容器代表管道膨胀。             

-  根据出口流量将反馈压力提供给设置此边界条件的区域。

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通过此模型可以考虑管道系统与分析区域连接的管道流动分析,分支管出口流量比的改进。可应用于分支血管的血流模拟。


案例:分支血管脑动脉瘤的血流模拟





计算条件:             


1、进口边界条件             
  - 模拟心跳的速度边界条件。             
2、出口边界条件:测试了两种不同的条件并比较了结果
  - 案例1:零压力条件
  - 案例2:Windkessel模型条件


3、两种出口流量比的比较

  - 零压力条件:根据入口速度B.C.可以看出时间依赖性

  - Windkessel模型:消除了时间依赖性,这是一种生理上正确的情况

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弹性腔

 


 7   密度基求解器加快计算速度

从V2021开始,基于密度的解算器实现了加速。不影响数值结果,因为这不涉及任何数值方法的更改。对于面数较多的多面体网格,比基于六面体的网格更有效,例如空间六面体和体素拟合。



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 8   从离心风机外形创建到可压缩流体分析的无缝设置

Cradle具有Smartblade,直接设计轴流风扇以及离心风机功能,新功能可以对应可压缩流体(离心模式)。


通过此模型,可以轻松无缝地创建离心风机的形状并执行可压缩流体分析。可以用于涡扇发动机,泵,压缩机等。






总结

GUI

• 体素拟合网格中实体零件的分组

Analysis Functions

•  多相流自由面分析             

• 分散多相流              

• 基于DEM的绳索模型             

• 其他DEM模型的增强             

• 运动物体辐射的VF法

• 新的边界条件:Windkessel模型             

• 基于密度的求解器的加速             

• 增强其他功能

Tools

• 从离心风机外形创建到可压缩流体分析的无缝设置

Others

• 修订在规格/默认值中           



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首次发布时间:2021-05-22
最近编辑:6月前
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