下面是新版本Fluent的更新内容。

 

注：本文取自ANSYS Release Note，采用智谱清言批量翻译，经过初步校对。

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1 Meshing模式

Fluent 2024 R1 的网格划分模式新增功能如下。

Fluent引导式网格工作流

• 现在增加了一个名为Save workflow template (.wft) with mesh file的偏好设置选项，可以控制Fluent在保存网格时是否自动保存一个工作流模板文件（以便需要时随时复用）。

网格生成

• 使用快速八叉树网格生成器（Rapid Octree Mesher）时，以下改进现在可用于定义细化区域：
• 除了长方体（Box）外，现在可以将细化区域定义为倒截锥形状（即锥形圆柱）。
• Box现在可以定义为绕坐标轴旋转。
• 现在可以让Fluent计算细化区域设置的初始值，使其大小能够涵盖一个或多个选择的面区域。

2 Solution模式

Fluent 2024 R1的Solution模式的新功能如下所示。

用户体验

• 现在可以直接在图形窗口中编辑图形显示（如等值图或矢量图）的colormap范围，通过双击colormap来使用快速编辑面板。

日志记录

• 当Fluent在重放过程中遇到无效输入的日志文件时，现在会引发错误并终止日志处理。若要恢复到以前的行为，可以使用以下文本命令：

file/set-error-on-invalid-command
Throw error (and abort journal replay) on invalid command in journal file? [yes] no

求解器-网格生成

• 使用Auto Compute Offset选项创建3D周期界面时，不再要求周期界面通过至少两个面区域连接，这些面区域在一条从一侧周期区域指向另一侧的边缘相遇。请注意，如果不存在这样的边缘，并且周期界面区域对不平面，应确保周期界面区域对的网格分辨率相似，以产生更精确的偏移计算（从而得到更准确的解）。建议一个边界的平均网格大小不应超过另一个边界的两倍。

• 以下改进现在可用于包含一对一网格界面的模拟：- 现在在创建时以及列出网格界面时，自动在控制台输出网格界面列表以及每个界面边界相互重叠的面积百分比。这可以使检查网格界面变得更简单。

• 现在可以为网格界面创建设置最小的重叠面积百分比，以便避免不必要的或非故意的网格界面。
• 创建网格界面后，可以使用单个文本命令删除所有具有低于指定值的重叠面积百分比的网格界面。这可以帮助删除不必要的或非故意的网格界面。

• 在创建或管理辅助几何定义时，现在可以通过选择平面面区域来定义平面基元。

• 当作为动网格模拟的一部分使用径向基函数光顺时，进行了以下改进：

• 现在可以启用局部光顺选项，该选项将光顺的范围限制为仅靠近移动边界区域的网格。这样可以确保远离移动边界区域的网格在光顺过程中不受光顺处理的影响，并减少光顺所需的计算时间。请注意，这种光顺处理会自动尝试保留与移动边界区域相邻的边界层的形状。
• 现在，平滑移动边界区域相邻边界层的功能已作为一项完整功能得到支持，而且与网格主体无关。这可确保边界层尽可能保持其形状。

网格区域和边界条件

• 现在可以导出 .csv 边界数据，将其作为用户曲面导入 CFX-Pre 或 CFD-Post 中，或用于System Coupling映射。

材料

• 材料数据仿真为各种材料类别提供了广泛的仿真就绪材料数据，使工程师能够使用受信任的数据创建更强大的仿真。为了方便访问，MDS直接嵌入到 Fluent求解器中，目前包含771种材料，覆盖了广泛的材料类别。
• 开发重点是继续提供准确可靠的模拟就绪材料数据，并对点和曲线数据进行标准更新。注：MDS 2024 R1 版本中没有新记录，但更新了一些数据值。

热传递/辐射

• 薄壁1D热传导模型，现在可以使用表达式、UDF或Profile来指定可变的壁厚。
• 松耦合共轭热传递选项不再仅限于瞬态模拟，现在也适用于稳态模拟。此选项允许在单个Fluent会话内使用多区域架构，仅在模拟过程中的几个瞬间计算固体区域中的能量场，从而提高模拟速度。

湍流

• 提供了一个代数雷诺应力模型（EARSM），该模型是标准双方程模型的扩展，其在捕捉额外流动效应和计算成本之间取得良好的折衷。
• 现在有一种新的近壁处理方法可用于 LES 模型，称为harmonic blending rplus。与默认的 LES 近壁处理方法相比，这种方法使用谐波函数来平滑混合粘性子层和对数近壁层，从而改善了预测的速度分别。

涡轮机械

• 对于叶片薄膜冷却，现在可以在瞬态情况下在移动/旋转网格区表面指定固定孔。
• 对于叶片薄膜冷却，现在可以在定义虚拟孔几何形状时为温度提供径向分布选项。通过该选项，可以在每个孔内指定二次温度变化。
• 以前在涡轮拓扑定义中称为casings的边界现在称为shrouds。
• 全多网格（FMG）初始化现在支持通用涡轮接口（GTI），可用于初始化具有多排相连叶片的涡轮机械问题。
• 现在可以选择在各种表面（包括进口、出口、界面、平面、等面和等剪裁）上编写周向平均剖面。
• 在选择压力基求解器并将伪时间法设置为全局时间步长选项的情况下启用涡轮模型进行稳定计算时，调用涡轮机械专用数值计算的选项现在可作为完整功能使用。该选项可启用内置的自定义数值设置，有助于实现并加速涡轮机械流动的收敛。

高超音速流动

• 在使用默认的单温度方法模拟温度高达30,000 K的气体混合物的高超音速流动时，现在可以使用Gupta曲线拟合来模拟粘度和热导率。
• 为土卫六和金星的大气再入流动提供了三种额外的混合物(titan-13species-Gokcen, titan-21species Gokcen, 和mars-venus-16species-Johnston)。这些混合物包括了每个行星的相关物种性质和专用反应机制。
• Park模型已被实现为默认的双温度模型，以解决平动-振动能量松弛过程。与实验结果相比，它在松弛时间上表现出一致性。

反应流动

• Chemkin-CFD求解器现在可用于涉及厚火焰模型（Thickened Flame Model，TFM）的情况。

离散相模型

• 对粒子的数据结构进行了重构。因此，改变拉格朗日壁膜粒子状态的用户自定义函数（UDF）必须进行相应修改。DEFINE_FILM_REGIME UDF 的更新示例展示了重构数据结构的用法。
• 对于在壁上具有拉格朗日壁膜边界条件的案例，现在可以在Wall对话框（DPM选项卡）中点击新的Apply All Settings and Initialize Film on Selected Wall(s) Now按钮，将所有壁面边界条件应用于选定壁面，并初始化拉格朗日壁膜。
• 多组份粒子现在可以参与所有类型的燃烧颗粒表面反应。这在R2023 R2版本中是一个测试特性。

多相流模型

• 对于欧拉多相沸腾模型，添加了以下后处理变量（在Phase Interaction... 类别中）：

• Saturation Temperature
• Liquid Subcooling
• Wall Superheat
• Bubble Departure Diameter
• Bubble Departure Frequency
• Bubble Waiting Time
• Bubble Area Fraction
• Bubble Nucleation Site Density

• 对于空化传质模型，在可压缩流动的属性计算中，现在可以使用新的压力限制处理方法。通过文本用户界面（TUI）提供此处理方法，并提供了3种将压力限制为：

• 蒸气压力的局部最小值；
• 所有网格中蒸气压力的全局最小值；
• 溶解极限下指定的绝对最小压力。

• 新的压力限制处理方法可以准确预测激波，而现有的默认压力限制处理方法无法实现这一点。

• 对于非平衡沸腾和临界热通量沸腾模型，现在可以选择沸腾混合函数（Lavieville，Tentner和Ioilev）并调整其参数。

电势场和电化学模型

• 对于涉及mixture多相模型的电解和H2泵案例，现在可以将在水含量传输方程纳入模拟。此选项允许考虑膜润湿水平对电解质电导率的影响。
• 对于电解和 H2 泵模型，您现在可以使用非解析 0D 方法对膜电极组件 (MEA) 区域进行建模。在这种方法中，计算域中不包括 MEA 区，只求解一个电势方程。与现有的解析法相比，这种方法的计算效率更高。

电池模型

• 对热滥用模型进行了以下改进：

• 现在可以通过在运行 CFD 模拟之前模拟独立的热滥用模型来预览滥用反应行为。通过显示温度、加热速率或反应进程变量的曲线图，可以评估热滥用模型并调整其参数。
• 对于一方程动力学模型，现在可以将滥用反应速率类型指定为 Arrhenius（以前版本中的默认值）、表格或通过 UDF 宏 DEFINE_BATTERY_ABUSE_RATE UDF 定义。
• 在文本用户界面（TUI）中使用一方程热滥用模型的参数估计工具时，拟合结果现在会在图形窗口中绘制。

• 电气负载条件现在可以使用表格profile类型来指定。

• 新增了直流内阻 (DCIR) 模型。该模型与 NTGK 模型此阿勇相同的框架。对于该模型，用户可以直接指定内阻而不是 Y 系数。在 Model Options 选项卡（E-Chemistry组）中，NTGK Empirical Model标签已更名为 NTGK/DCIR 模型。

• 为了改进电池膨胀模型和各向同性热导率中使用的电池层定向方法，实施了以下改进措施：：

• 以前的电池类型Prismatic已重命名为Pouch Cell，新的Prismatic Cell类型用于在中间具有扁平层、两端具有半圆形形状的电池。
• 除圆柱形电池外，现在还可以使用袋状和棱柱形电池几何形状来模拟正交导热。对于袋状电池类型，需要定义层法向向量，对于棱柱电池类型，需要定义两个方向向量：圆柱轴向量和连接两个圆柱轴的向量。
• 对于圆柱形电池类型，不再需要指定原点，现在会自动检测。这允许在模拟中模拟具有相同取向的多个圆柱形电池。

• 现在提供了额外的后处理变量，用于可视化和报告向量。

求解器

• 现在可以通过图形界面中的Solution Initialization任务页应用和自定义完全多重网格（FMG）初始化。
• 当使用基于CFL的时间步进进行瞬态模拟时，以下设置现在可用：
• 除了使用默认的最小CFL条件（此时时间步长设置为计算域中所有网格计算的最小值）外，现在可以选择使用平均CFL条件（此时时间步长设置为域中所有网格计算的平均值）。
• 现在可以选择CFL类型，即在计算时间步长时所满足的Courant-Friedrichs-Lewy (CFL)条件的版本。在以前的版本中，时间步长大小总是使用声学、对流和粘性时间尺度的组合来计算，现在可以选择只使用一两个这些时间尺度的CFL类型，这对于某些情况可能更合适。作为这一变化的一部分，默认的CFL类型现在基于对流速度，非常适合低速和不压缩流动，有可能产生更激进的时间步长。如果想恢复到以前版本中默认的CFL类型，并且基于最广泛的时间尺度来适应流动，可以使用以下文本命令将CFL类型设置为4：solve/set/transient-control/cfl-based-time-stepping-advanced。

Fluent原生GPU求解器

• GPU求解器支持顺序更新参数研究（对于受GPU支持的各种参数）。
• Fluent GPU求解器现在支持以下物理模型：
• 对于组分输运模型，已支持有限速率/无TCI湍流化学相互作用模型和刚性化学求解器。
• 支持Sponge层声学模型。
• 对于材料属性，密度现在可以使用分段线性、分段多项式和多项式选项定义。
• Fluent GPU求解器现在支持旋转周期边界条件。
• Fluent GPU 求解器现在纳入了针对劣质网格的劣质网格数值方法。
• 耦合求解器与稳态流动和流动Courant数
• 密度项支持二阶迎风格式
• 优化LES数值方法

密度基求解器

• 固体区域的参考系运动和固体运动现在与密度基求解器兼容。

伴随求解器模块

• 伴随组分方程现在支持使用刚性化学求解器的组分模型。
• 以下数值设置已被添加到设计工具，以提高在使用增强约束方法时的变形平滑度：
• 通过求解主变形器来提高平滑度
• 通过遮蔽形状敏感性来提高平滑度
• 使用2阶局部格式来提高平滑度
• 使用更多的局部控制点来提高求解性/平滑度
• 使用更多的全局控制点来提高平滑度
• 当使用基于梯度的优化器进行湍流模型优化时，现在可以启用湍流源项作为设计变量。

图形、报告和后处理

• 质量加权平均值现在可用于圆周轴向和径向绘图。
• 图形窗口中选择的显示效果得到了提高，边缘厚度默认值增大，并可以选择使选择颜色在正面边缘透明。这两个偏好设置分别为Edge Thickness和Front Edge Transparency，它们都列在Preferences的Appearance分支下的Selections下(File > Preferences...)。

参数研究

• GPU求解器支持按顺序更新参数研究(对于受GPU支持的各种参数)。
• 现在可以通过在参数研究视图中使用Read Case Before Each Design Point Update上下文菜单选项，更好地控制如何使用案例文件管理设计点更新。
• 可以选择打开一个参数化项目，而无需在会话中加载任何案例和/或数据文件（也称为 "轻量级 "项目），这样就可以更轻松地更新顺序或并发设计点研究，并使用 optiSLang 添加设计点。
• 参数报告现在可以包括设计点数据之间的XY绘图比较，并带有过滤选项。

仿真报告

• 仿真报告现在可以包括直方图。
• 保存为PowerPoint演示的仿真报告具有改进的格式设置，例如：
• 改进的设计布局(如报告顶层部分的标题幻灯片)
• 改进的表格格式(如删除多余的行)
• 改进的绘图和图例格式(如正确对齐图例和绘图区域，自动对数y轴残差绘图)
• 改进的描述字段(如分离描述字段)

涡轮增压工作流程

• 在涡轮增压拓扑定义中，以前称为casings的边界现在称为shrouds。

用户定义内存

• 现在可以将内存分配给特定区域，而不是默认的全部区域。

Fluent在Workbench中

• 在Fluent Meshing中进行参数分析时，现在可以指定两个处理器值( Number of Parallel Processors 和 Number of Cores for Pre-RSM Foreground Update )，以便在相应的环境中利用适当的处理器数量。

Web接口

• 可以使用Fluent Web接口(Ansys FLOW)远程交互并查看您的Fluent CFD仿真进度。

System Couplimg

• 现在可以使用基于区域的用户定义内存(UDM)存储来创建System Coupling的数据传输变量。

（完）