Fluent 2023R2更新｜Solution模式

Ansys Fluent 2023 R2 中Solution模式下可用的新功能如下所列。

注：本文内容取自Fluent Release note，采用Claude2翻译，未校正。

2.1 License

• Ansys Student CFD 许可现在支持读取包含高达100万个网格单元的案例（相较于之前的512K）。

2.2 用户体验

• Cell Zone Conditions分支在具有许多区域的情况下在模型树中的性能得到改善，特别是通过右键单击分支访问的Group By操作。
• XY、ZX和YZ平面的多个平面表面的自动命名得到改进，以便通过其名称指示平面的位置。有关其他信息，请参阅《Fluent用户指南》中的Plane。
• 创建大量平面和等值面时，性能得到显着改进。有关其他信息，请参阅《Fluent用户指南》中的Plane和ISO-surface。

2.3 文件

• 现在可以控制在导出Profile时使用的参考框架是全局的还是局部的。有关详细信息，请参阅《Fluent用户指南》中的Writing Profile Files。
• 现在可以使用file/export/settings/cgns-mesh-typetui命令来指定将网格导出为CGNS混合类型、原生格式（当前的网格格式）或多面体（NGON_n + NFACE_n）。以原生格式导出网格通常文件较小。
• 现在可以将区域之间共享的内部表面导出到通用流体格式 (CFF-Post)。
• 现在可以支持以完整功能的形式读取通用流体格式 (CFF) 案例文件的只读设置(而不读取与网格相关的数据)。当设置包含大量网格的案例文件时，这允许在不必等待网格读取的计算机上检查和/或修改设置(例如个人计算机或笔记本电脑)。(Reading Settings Only for Case Files with Large Cell Counts)

2.4 求解器-网格生成

• 使用重叠网格时，请注意以下改进:

  有关重叠网格的更多信息，请参阅 Overset Meshes。

• 离散坐标辐射模型(DO)现在支持压力基和密度基求解器中的重叠网格。
• 二阶隐式瞬态格式现在支持包括运动变形网格的重叠网格问题，适用于压力基和密度基求解器。

• 使用径向基函数平滑方法作为动网格模拟的一部分时，请注意以下改进:

• 径向基函数平滑方法现在可以用于具有移动壁面的固体区域。当模拟烧蚀或侵蚀/再沉积时，这可能很有用。请注意，必须在耦合壁面的流体一侧设置烧蚀或侵蚀/再沉积，并且两个耦合壁面将一起移动，而无需用户定义函数(UDF)将它们链接在一起。有关更多详细信息，请参阅Radial Basis Function Smoothing、Thermal Conditions for Two-Sided Walls 和/或 Particle Erosion Coupled with Dynamic Meshes。
• 如果创建一个非共形界面，其中界面边界都具有使用径向基函数平滑方法并定义为未指定几何形状的变形区域，则当使用未指定的几何形状时，Fluent现在会确保两个界面区域保持连接(通过将一个界面区域投影到另一个界面区域上)。请注意，非共形界面两侧必须是相同的单元区。(参阅Radial Basis Function Smoothing)

• 对于3D动网格问题，现在可以在具有棱柱多面体单元的网格区域上使用动态铺层。(参阅Dynamic Layering)

• 如 Managing Auxiliary Geometry Definitions 中所述，现在可以创建和管理辅助几何定义。这样的定义允许使用多面体非结构网格自适应(PUMA)方法执行边界自适应(如 Refining and Coarsening中所述):在对表面执行 PUMA 自适应时，现在可以指定在细化时创建的新节点投影到几何定义形状上，以便得到的网格在被细化时更好地符合几何形状。有关基于几何形状的自适应概念的更多信息，请参阅《Fluent理论指南》中的Geometry-Based Adaption。

2.5 材料

• 继续提供准确可靠的仿真材料数据，并对点和曲线数据进行标准更新。注意:2023 R2版本的MDS中没有新的记录，但某些数据值已更新。

2.6 传热/辐射

• 在指定极坐标分布函数时，现在可以创建极坐标图。(Wall Boundary Conditions for the MC Model)
• 蒙特卡罗(MC)模型现在支持基于一对一自动配对方法生成的非共形界面网格，例如使用容错网格生成(FTM)工作流程生成的网格。
• 在模拟结合传热(CHT)时，对于具有各向异性选项(双轴异性除外)的热导率的固体区域，现在可以使用一种计算温度梯度的新方法。与默认的standard方法相比，这种新的local-neighbors方法可以将固体区域的计算速度提高2-3倍。(Methods for Anisotropic Solid Zones)

2.7 湍流

• 基于表格查找的改进型y+-不敏感近壁处理已经在基于ω的湍流模型中开发和实施。Ansys Fluent现在提供了两种y+-不敏感的近壁处理方法。

  这两种公式在高质量网格(y+ < 1)和适度膨胀比的情况下都取得了很好的预测结果。尽管通常建议使用这些网格，但由于应用的复杂性，可能并不总是能够创建这样的网格。查表法可以对较差的网格(具有更大的 y+ 和/或更高的膨胀率)提供更准确的壁面剪应力预测。(y+-Insensitive Near-Wall Treatment for ω-based Turbulence Models)

• correlation:代表先前版本的公式，仍是默认值；它根据 y+ 在黏性子层和对数区域之间的解析表达式进行混合。
• tabulated:采用 ω 壁面值的查表法以最小化两种区域之间的解析插值误差。

2.8 涡轮机械

• 对于气动阻尼计算，现在支持周期位移与网格运动的组合。
• 在使用密度基求解器时，除了原变量，Fluent 现在还会使导数和重构梯度发生相位滞后，使其与压力基求解器的相位滞后一致。
• 对于叶片薄膜冷却，现在可以将冷却孔指定为具有损失系数的总压入口。
• 相位滞后方法现在支持与非平衡凝结(湿蒸汽)模型一起使用。

2.9 高超声速流动

• Fluent 对使用单温模型模拟高超声速反应流的反应机理选择工作流程进行了改进。选择 air-2species-nitrogen、air-5species-park93、air-11species-gupta、air-11species-park93、mars-5species-mckenzie 或 mars-8species-park 时，将自动选择合适的材料特性。
• 现在可以使用 Schlieren云图来可视化超声速流中的激波。
• 对于高温下的高超声速流动，现在可以使用双温模型模拟弱电离的影响。

2.10 反应流

• 现在使用巴特勒-沃尔玛(Butler-Volmer)方程的更通用形式，允许考虑到交换电流密度的温度依赖性。公式中的参考质量分数已更改为参考摩尔浓度。(Electrochemical Reaction Model Theory)
• 对于增厚火焰模型，现在可以使用Charlette效率函数，此前版本使用Colin效率函数。(The Thickened Flame Model)
• 对于包含电化学反应的组分运输情况，现在可以使用Water Corrosion Pre工具模拟腐蚀。该工具能够执行水平衡计算并为强酸和CO2环境创建相应的材料和反应。(Modeling Corrosion with the Water Corrosion Pre Tool)
• 对于非预混或部分预混燃烧情况，现在在初始化或读取数据时会自动创建一个基于Register的定义，用于处理网格数值不稳定性（命名为pmn_pdf_stability_marker）。如果启用了这个定义，可能会提高计算的稳健性。它会在计算的整个过程中定期应用于那些焓值小于PDF表中定义的最小焓值的单元格，以进行不良网格数值处理。您可以在单个Fluent会话中激活它，或者将其设置为首选项，以便在所有未来会话中激活它。(Enabling Robust Numerics for Combustion with a PDF Table)

2.11 离散相模型

• 动态相互作用范围(dynamic interaction range)选项现在已完全支持。该选项在颗粒直径与局部网格单元大小相比过大的情况下非常有帮助。这在Ansys Fluent Release 2023 R1中是一个测试功能。(使用动态交互范围)
• 现在可以在特定平面表面上创建离散相属性的等值线图，作为在该平面表面上对DPM粒子进行采样的结果。这在前一个版本中是一个测试版本功能。(平面表面的DPM粒子采样结果的等值线图)
• 对于启用了Linearize Source Term数值选项的情况，现在可以通过 define/models/dpm/interaction/enhanced-source-term-linearization-enabled? 文本命令使用一个新的增强的离散相源项线性化方法。该方法可以改善求解收敛性。
• 对于使用压力基求解器的Second Order Implicit瞬态公式进行模拟的情况，添加了一个新的文本命令选项 define/models/dpm/interaction/second-order-time-accurate-sources-enabled?。此选项使用高精度的 DPM 源项公式，可以提高瞬态模拟的解精度。
• 对于 DDPM 模拟，离散相的通量报告现在包括域内质量和传热速率(DDPM In-domain Mass Rate和 DDPM In-domain Heat Rate)。这些传递速率捕获并报告了颗粒在域内释放或消失(即不经过边界进入或离开域)对质量和热平衡的贡献。(DDPM的通量报告)

2.12 多相流模型

• 现在，将毛细管压力建模为扩散已适用于所有毛细管压力模型。在先前的版本中，它仅适用于Brooks-Corey和Van-Genuchten模型。
• Multiphase Model对话框的Models选项卡进行了重组。更改改善了控件的位置和标签。对于 VOF 多相模型，现在将Coupled Level Set + VOF 标记为Hybrid Models组框，并将Level Set标记为Coupled Level Set + VOF 选项，以提高清晰度和一致性。

2.13 电势场和电化学模型

• 现在可以使用现有的电化学框架模拟氢泵，这提供了新的模拟功能。(设置电解和H2泵模型)
• 对于电解和H2泵模型，现在可以在单元区域之间的界面指定接触电阻率。(设置高级选项(高级选项卡))
• 现在可以针对所选边界计算电流率通量报告。(生成通量报告) 和 (与电位求解器一起使用的通量报告)

2.14 电池模型

• 对于 NTGK 和 ECM 电池模型，现在可以使用基于经验的电池胀大模型来包含模拟中的胀大效应(使用基于经验的电池胀大模型)。

  模型胀大应变可以通过 DEFINE_BATTERY_SWELL_STRAIN 用户自定义函数进行自定义。详细信息请参阅《Fluent自定义手册》中的 DEFINE_BATTERY_SWELL_STRAIN。

  DEFINE_BATTERY_NEWMAN_SWELL_LAYER_N 用户自定义函数已重命名为 DEFINE_BATTERY_SWELL_LAYER_N，现在可以用来在经验胀大模型中指定您自己的电极层法线向量。

2.15 内置流体-固体耦合结构模型

• 对于内置流固耦合(FSI)模拟，现在可以使用DEFINE_PROPERTY宏通过用户自定义函数(UDF)定义杨氏模量、泊松比和热膨胀系数的自定义材料特性。请参阅设置内在流固耦合(FSI)模拟和《Fluent自定义手册》中的DEFINE_PROPERTY UDF。

2.16 求解器

• 在压力基求解器中启用高阶项松弛(High Order Term Relaxation，HOTR)选项时，现在可以指定仅将HOTR应用于对流项，而不是应用于对流项和扩散项。对于某些情况(如使用默认 SST k-ω 湍流模型的稳态涡轮机械模拟)，这有可能加速收敛。(高阶项松弛(HOTR))
• 现在提供了一种新的网格到节点斜率限制方向。它比默认策略更保守，在非结构网格上计算强梯度时可以改善单调性和稳定性。(选择梯度限制器)
• 混合初始化现在通过增强对压力远场边界的支持得到了改进。现在，对于结合了压力远场和其他类型进出口边界条件（压力进口、压力出口、速度进口和质量流量进口）的问题，额外的压力拉普拉斯方程已经得到求解。这种新的压力处理对于包括喷气器、喷嘴和排气管在内的外部空气动力学问题非常有益。
• 现在可以为密度基隐式稳态求解器自动创建 CFL 报告定义。可以利用此报告定义来跟踪 CFL 以帮助求解控制或防止发散。(Courant Number Monitor)
• 现在，可以为指定单元格寄存器中的单元格应用低质量网格数值的多个命名定义。这些定义可以是手动定义（在计算开始时应用）和自动定义的混合（在计算过程中在指定的间隔内更新单元格寄存器）。在之前的版本中，只允许一个基于寄存器的定义。作为这个改进的一部分，设置这些定义的文本命令现在位于solve/set/poor-mesh-numerics/register-based/文本命令菜单下。(Robustness with Meshes of Poor Quality)
• 为了完全多重网格初始化(FMG)更好地收敛，第一级到第五级上的默认循环次数已增加为100、200、400、800和800。显示 FMG 收敛的verbosity选项现在也默认激活。
• 现在可以使用一种新的计算壁面距离的方法:除了使用默认的精确几何方法外，您现在可以指定壁距离改为使用拉普拉斯方法计算，该方法根据传输方程估计该值。如果您的情况需要 Default exact wall distance method 使用过多内存，则此新方法可能很有用。请注意，基于传输方程的方法不建议用于粗网格，因为它可能会产生不准确的壁距离结果，从而降低解的准确性。要使用新方法，请输入以下文本命令: mesh/wall-distance-method transport-eqn。

2.17 Fluent原生GPU求解器

• Fluent GPU求解器现在支持含有体积反应的标量和组分运输方程。

• 滑移网格现在支持共形和非共形网格接口。

• Profile现在可以用于为单元区域条件定义组分和能量源项。

• Fluent GPU求解器现在支持可压缩流动。

• Fluent GPU求解器现在支持以下解监测器:

  对于表面报告:

  对于体积报告:

  另外，以下变量现在可以在表面和体积报告定义中指定：

• Dynamic Pressure
• Total Pressure
• Pressure Coefficient
• Velocity Magnitude
• Mach Number
• Q Criterion Normalized
• Lambda 2 Criterion
• Wall Shear Stress
• Sum...
• Mass-Average...
• Mass-Weighted Average...
• Sum...

2.18 伴随求解器模块

• 伴随求解器现在支持用户定义的标量和组分运输方程。详见使用伴随解法对话框。

• 计算表面形状敏感性的Spring方法已添加到伴随后处理中。详见使用伴随后处理选项对话框。

• 在Gradient-Based Optimizer中定义观测量时，添加了instantaneous和averaged选项来评估观测物理量。详见使用基于梯度的优化器。

• 几何参数化和设计工具进行了以下改进:

• 现在可以为设计条件创建点、等值面、按区域剖分的等值面和表达式体积。

• 可以在Design Conditions选项卡内从区域剖分的等值面定义。

• 在设计条件选项中添加了Display surfaces inside morphing region only? 和**List surfaces inside morphing region only?**选项。

  有关上述设计条件改进的更多信息，请参阅 定义变形的条件。

• Design Change选项卡中添加了**Fix Surfaces...**按钮，可用于轻松创建移动表面的固定条件。参见形状修改了解详情。

• 使用增强约束法时，几何参数化和设计工具添加了Increase Local Smoothness和Increase Global Smoothness数值选项。另外，在设计工具中使用增强约束法时，添加了Mask Shape Sensitivity选项。参见几何参数化和探索了解几何参数化详情，以及设计工具数值法了解设计工具详情。

• 几何参数化还进行了以下改进，详见几何参数化和探索:

• 在Parameterize and Explore对话框中添加了指定Region Conditions的设置，包括Symmetric和External Periodic条件。
• 导入用于设计条件的表面时，现在可以使用输入参数指定适应有界表面的Scale Factor。

2.19 图形、报告和后处理

• 现在可以创建包含背景颜色的光线追踪显示，并准确显示光线如何反射在显示的模型上。当与真实材料一起使用时，这些显示效果非常好。请参考材料的真实渲染和在Fluent用户指南中使用光线追踪进行真实渲染以获取更多信息。
• 优化图形显示以提高机器性能的首选项现在会自动对重几何启用Fast Interactive Display，而不是启用最小帧速率。请参阅《Fluent用户指南》中的优化图形优先级以了解如何访问此首选项。
• 改进了colormap，以在调整颜色图大小时增加标签的可读性。用户还可以控制与colormap相关的标题，并向colormap的背景添加颜色。请参阅《Fluent用户指南》中的显示颜色图标签和标题以获取更多信息。
• 添加了表面渲染优先级，以解决图形显示在确定要在重合表面上显示的正确颜色时出现问题的情况。这种问题通常称为“z-fighting”，并且可能发生在同一表面上显示两种不同内容的情况下。指定渲染优先级会告诉Fluent在发生重合冲突的情况下要显示哪个表面。请参阅《Fluent用户指南》中的设置表面渲染优先级以获取更多信息。
• 新的 refined-sphere 风格选项用于路径线和粒子轨迹，在外观和渲染性能方面相较于 sphere 风格有所改善
• 您现在可以通过缩放和旋转纹理来调整真实材料的外观。请参考在Fluent用户指南中创建自定义真实材料获取更多信息。
• 现在支持多相流问题下的线积分卷积图(LICs)。请参考在Fluent用户指南中显示线积分卷积图(LICs)获取更多信息
• 可以使用鼠标滚轮在图形窗口中放大/缩小 2D 图，并可以使用 Ctrl + MMB(中键)拖动进行平移。Ctrl + A 作为“缩放至适合”操作。
• 现在可以使用Axes对话框控制绘图数字和标题的大小。
• 适用时，多孔介质力现在已包含在力报告计算中。有关创建力报告的更多信息，请参阅在Fluent用户指南中生成力矩或压力中心报告

2.20 参数研究

• 现在可以将任何网格变形操作包括在参数更新中(请参阅考虑参数更新期间的网格变形)。
• 现在可以使用先前更新的设计点的数据初始化设计点数据(请参阅初始化设计点数据)。
• 当使用 CFD-Pro 许可级别时，现在只能顺序运行参数研究；不允许并发更新和保存日志文件。如果使用 CFD-Pro 许可级别打开先前配置为使用并发更新和/或远程更新的参数项目，Fluent 将显示相应的警告，并使用顺序更新来打开研究。
• 现在可以将任何Named Expression和 LIC 添加到参数仿真报告中(请参阅参数报告设置概述)。
• 现在可以通过隐藏特定列来自定义设计点表(请参阅自定义设计点表)。
• 使用 optiSLang 自动添加设计点时，可以直接使用Design Point类别中的 Go to optiSLang 按钮打开 optiSLang(请参阅打开 optiSLang)。
• 当有多个已更新的设计点时，可以使用参数功能区中的Update Options类别中的Export Designs下拉菜单导出 Fluent 参数设计点数据，并在 optiSLang 中使用它。(请参阅导出参数设计)。

2.21 仿真报告

• 现在可以将仿真报告导出为 Powerpoint 演示文稿格式。(请参阅保存仿真报告)。

2.22 Fluent in Workbench

• 为了提高性能和稳定性，除了远程求解管理器(RSM)之外，所有负载管理器(LSF、SLURM、SGE、PBSPro)的支持都已删除。

2.23 附加程序

• 通过用户定义的函数(UDF)，现在可以使用Clang编译器来定制燃料电池附加模块(聚合物电解质膜燃料电池、燃料电池与电解过程、固体氧化物燃料电池(SOFC））
• 对于PEM燃料电池模拟，现在可以包括氮越膜效应。(电流和质量守恒)

2.24 System Coupling

• 现在默认使用新的系统耦合API进行Fluent + Maxwell/MAPDL耦合，与先前的API相比，新API具有以下优势:
• 链接共享库
• 内置并行通信
• 完全记录和测试

2.25 测试功能

• 还有一些令人兴奋的新功能可作为测试版本使用。详细文档在Fluent 2023 R2 Beta Features Manual中。

（未完）