SU2 最初是由美国斯坦福大学带领开发的一款开源CFD求解器。近几年在用户和开发人员的不断努力下,SU2已成为一个相对成熟的CFD工具,含有了可压缩和不可压缩流体的Euler、NS和 RANS求解器。可进行从低速不可压流动到高超速可压缩流体的计算。支持OpenMP与MPI并行计算,同时具备了网格自适应功能。因此广泛适用于学术与工业界。目前 GitHub 上提供了SU2的全部源代码, 用户可以从笔记本电脑到超级计算机的多种系统上运行此项目。同时,得益于LGPL协议,SU2对于商业的使用也是相对友好。
SU2求解器计算输入文件简洁明了,容易学习。用户只需要提供后缀名为cfg的控制文件,和SU2自有格式或CGNS网格文件。cfg文件包含流场计算所需的网格之外的全部信息。WELSIM会根据用户的模型设置自动生成配置与网格文件。
WELSIM中生成SU2求解器文件
1. 设置流体分析
新建一个项目,并将项目的物理类型设为流体(Fluids)。选择需要的分析类型,如图所示,流体提供了:稳态和瞬态两种分析类型。
2. 添加材料定义流场相关属性
WELSIM提供了丰富的材料模型,用户可以快速添加流体属性并定义参数。目前已经支持的流体属性有:密度,导热率,特热常数,粘度系数,普朗特数等。同时提供了流体分析中常用的空气与水的材料。如下图所示是WELSIM的通用材料编辑界面。
3. 边界条件与场域条件
流体分析中,边界与场域是重要的输入条件。WELSIM目前支持了SU2主要的边界条件类型。支持的边界条件有 对称面,欧拉墙,远场,进流口,出流口,温度,热通量。支持的场域条件有初始速度,速度,自由流场等。
4. 网格划分
WELSIM提供快速的自动化网格划分,支持Tet4/10和Tri3/6网格。简单设置单元的大小后,执行网格划分命令,即可得到实体流体网格。尽管SU2使用的是有限体积算法同时支持非结构化网格,WELSIM划分的有限元网格完全满足计算要求。下图所示自动生成的2D与3D网格。
5. 设置计算条件
由于CFD计算的复杂性,SU2为用户提供了多种计算条件的设置。WELSIM也对应地提供了各种计算设置,如湍流模型,密度模型,对流模型,多重网格算法等设置。设置界面如下图所示。
5. 导出求解器文件
完成以上设置后,在菜单栏的工具(Tools)选项中,选择输出SU2文件,即可在指定目录得到输出文件。使用SU2_CFD可执行文件,可以直接进行流体动力学的计算。
至此,SU2求解器文件导出工作已经完成。
如果用户希望在WELSIM中直接调用SU2求解器也是可以实现的,只需点击计算按钮,WELSIM会自动调用SU2求解器进行计算。计算完成后,用户可以直接进行后处理操作。下图展示了在WELSIM中调用SU2后,直接后处理的CFD计算云图。
由于WELSIM的易用性,生成用于SU2计算的复杂模型变得简单快捷。目前WELSIM 2023R3开发版中已经含有此功能,并在以后的版本中不断维护与增强。
WelSim与作者不隶属于SU2。和SU2开发团队与机构没有直接关系。这里引用SU2仅用作技术博客文章与软件使用的参考。