What's new | Cradle CFD V2022 新功能展示（Part 2）

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了在scFLOW V2022中进行螺旋桨空化的LES/DES分析的方法，并比较了三种空化模型的结果。此外，文章还介绍了scFLOW中的DEM功能增强，包括滚动摩擦阻力模型的改进以及新的滚动阻力模型的应用。文章还通过多个案例展示了scFLOW在颗粒流模拟、非牛顿流体分析以及LES计算等方面的应用。这些案例包括休止角模拟、贯入试验仿真、巴西坚果仿真、泥石流防护网模拟、非球形颗粒混合以及剪切变稀流体中气泡的上升等。通过这些应用案例，展示了scFLOW在流体和颗粒流模拟方面的强大功能和准确性。

Cradle CFD近期迎来了V2022新版本，小编将分三期为大家详细讲解并附上Demo展示，上期回顾：scSTREAM V2022 新功能。本期内容为：SCFLOW v2022 新功能概述。

• 前处理

• 求解器
  

- 可以通过指定零件的曲面来创建符合零件形状的面零件。

- 当零件表面上有薄板零件时，防止薄板零件从零件表面去掉。

- 指定在其上创建图纸零件的零件曲面，并创建衍生图纸的曲面区域。

目标：带有薄零件的模型。

- 薄板零件可以在体素拟合网格中进行处理。

- 减少薄零件的网格数量，提高网格质量。

- 使用体素拟合网格器对包含面零件的模型执行网格划分。

目标：存在面零件的模型。

通过使用体素拟合网格器进行网格划分将零件分割为多个闭合体积时，可以通过将指定零件的坐标指定给闭合体积来为每个闭合体积设置不同的材质。

好处：

使用体素拟合网格器对每个闭合体积进行轻松的材质设置。

创建坐标指定的零件，该零件链接到闭合体积，并将材质设置为该零件。

目标：

将一部分计算域划分为多个闭合体积的模型。

注：仅当使用体素拟合网格器时，才能使用坐标系指定的零件。

• What:

  - 实体材质可以设置为建筑分析模型创建的空心区域。

• Benefits:

- 当通过构建分析模型创建许多空心区域时，通过向空心区域提供实心材料来稳定计算。

• Where:

- 以与普通材质设置相同的方式将“实体材质”设置为“空心区域”。

- Target:

- 创建空心区域的模型.

• What:
  

• Benefits:

• Target:

包含5000万个网格的GPH文件

未压缩  5.4 GBytes

压缩   1.5 GBytes

• What:

  - 高超音速解算器是现有基于密度基求解器的扩展，专门用于高速流动。

- 现在支持高超音速区域（马赫数>5）的热化学非平衡流。.

• Benefits:

- 对理想气体无法处理的物理现象进行高温高速分析

- 稳健而准确的分析方法，即使在高马赫数流量下.

• Target:

- 以高超音速飞行的大气层返回舱和其他物体

（1）并行加速

除了MPI并行，还可以使用线程并行来执行高速计算

滚动摩擦阻力模型的改进-对应非球状模型

（2）支持不可压缩流动

• What:

• 基于密度基求解器专门用于可压缩流，也支持不可压缩流。当前版本无法同时解决可压缩和不可压缩问题，但在未来版本中将支持此版本.

• Benefits:

• 它是一个耦合求解器，即使由于复杂的单元变形等原因导致单元质量差，也可以稳定地计算。

• 它具有良好的并行效率，并且还可以实现线程并行。

• 在未来的版本中，将有可能同时处理不可压缩流体，同时准确捕获带有冲击波的可压缩流。.

• 在更宽的流动区域中，除了默认的基于压力的解算器之外，我们还可以有其他选择。基于密度基求解器具有以下特点，预计将广泛使用：

• Target:

• 各种热流体分析，如车身的空气动力学分析

新版本支持VOF转换为颗粒相分析。由此可以用粗网格，高精度计算液滴破碎，并减少计算时间。

• What:

• 当液滴移动或润湿和扩散时，其接触角会动态变化。

• 通过考虑接触角的动态变化，改善了液滴行为的再现性。

• Benefits:

• 提高接触角精度

• Where:

• 使用[Condition Wizard]–[Free surface]-[surface tension]设置。

• Target:

• 由于液体的湿扩散，接触角动态变化的问题。

• 𝐶𝑎 数字应为1或更少.

• What:

• 该空化模型基于均匀模型，该模型假设汽相和液相局部且均匀分布。 

• 假设每单位液体体积的气泡数是恒定的。

• 气泡半径是一个输入参数。 

• 它不同于全空化模型，因为它不使用湍流能量来计算蒸发和冷凝。 

• Benefits: 

• 由于该模型不使用湍流能量，因此可与任何湍流模型或LES结合使用。

• Where:

• 在条件向导的[Avitation]-[Detail Settings]中，从[Avitation model]中选择[Schnerr Sauer model]。

• Target:

• 螺旋桨空化的LES/DES分析。

滚动摩擦阻力模型的改进-对应非球状模型

• 简化线性模型和Iwashita Oda模型已作为新的滚动阻力模型.

简化线性模型和Iwashita Oda模型已作为新的滚动阻力模型实施。

广义牛顿流体（GNF）模型可用于设定不可压缩流体的粘度。

仿真对象：

非牛顿流体，如油漆、浆糊、血液、钻井液、食品、药品等。

剪切速率相关粘度模型:

• Constant (Newtonian)

• Power law model

• Sisko model

• Cross model

• Carreau-Yasuda model

• Powel-Eyring model

• Herschel-Bulkley model

• Casson model

温度相关的粘度模型:

• Arrhenius law model

• Exponential law model

• Williams-Landel-Ferry (WLF) model

• What:

• 将动态Smagorinsky模型引入LES中的SGS模型。该SGS模型解决了Smagorinsky模型中的问题，

• 例如Smagorinsky模型常数无法唯一确定，以及涡流粘度的近壁极限行为无法 正确再现。 

• 引入壁面边界条件，即Kawai-Larsson的壁面模型*1，以减少网格数量，实现低成本大涡模拟。

• Benefits:

• 与WALE模型一样，可以预期LES计算比Smagorinsky模型更精确.

• Where:

• 在条件向导的[Analysis Type]中的[Method of Flow Analysis]对话框中，为[湍流模型]选择[LES]，并为SGS模型选择[Dynamic Smagorinsky Model].

• Target:

• 无法唯一确定Smagorinsky模型常数或壁面湍流非常重要的分析