拉格朗日欧拉流体仿真

使用格物云CAE的拉格朗日欧拉流体仿真模块,可以任意拉格朗日-欧拉方法(Arbitrary Lagrange-Euler, ALE)进行流体仿真。

ALE方法是计算固体力学和计算流体力学中常用的一种算法,主要用于解决流体-固体耦合问题。ALE方法结合了Lagrange方法和Euler方法的特点,以克服两者的局限性。

拉格朗日(Lagrange)方法 主要用于固体结构的应力应变分析,其特点是使用物质坐标,描述的网格单元与所分析的结构是一体的,能够精确描述结构边界的运动。然而,处理大变形问题时,拉格朗日方法可能会因网格畸变而导致计算困难。

欧拉(Euler)方法 主要用于流体的分析,其特点是使用空间坐标,网格与所分析的物质结构是相互独立的。欧拉方法可以避免网格畸变,但在物质边界的捕捉上较为困难。

ALE方法在处理结构边界运动时引入了拉格朗日方法的特点,同时在内部网格的划分上吸收了欧拉方法的长处。在ALE方法中,网格可以根据定义的参数在求解过程中适当调整位置,以减少网格畸变,并允许网格与网格之间物质流动。这种方法在分析大变形问题时非常有利。

开始仿真

使用格物云CAE网站,我们可以通过下面的几个步骤轻松开启拉格朗日欧拉流体仿真!

进入格物云CAE网站

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在页面下方模块栏中选择流体仿真-拉格朗日欧拉流体仿真仿真,进入拉格朗日欧拉流体仿真介绍截面:

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点击介绍文本下方蓝色开始仿真按钮,弹出创建工程窗口:

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输入工程名称后,点击创建,进入拉格朗日欧拉流体仿真界面:

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拉格朗日欧拉流体仿真模块树如图所示:

  1. 全局设置

在拉格朗日欧拉流体仿真选项卡中,可以对整体的湍流模型、时变特性及算法进行设置,包含了湍流模型、时间格式以及速度-压力算法等,还可以选择是否使用温度计算涡轮机械计算标量计算拉格朗日粒子计算。当选择特定湍流模型时,还需要进行长度尺度或速度尺度的设置。如果想看到更加详细的湍流模型介绍,请点击[湍流模型]。

  1. 网格

在网格选项卡中,可导入软件默认的网格格式(med/inp/cbd/cgns),用户需预先把所需的边界面组和体组定义完整,否则在后续的仿真分析中不能选择未定义的面组和体组。

  1. 网格形变设置

在网格形变设置选项卡中,可以设置流动初始步数,即流场从那个时间步开始影响结构;设置网格粘度类型为各项同性或各项异性;设置网格粘度空间分布的数值。

  1. 流固耦合设置

在流固耦合设置选项卡中,可以设置流固耦合耦合的最大子迭代步数,以及相对精度等。

  1. 全局模型

在全局设置选项卡中,可以定义仿真区域的重力加速度及方向。

  1. 材料

在材料选项卡中,可以计算流体选择为常用的流体介质,如水、空气、氧气、氢气等,包括粘性模型、动力粘度、密度。同时也支持用户自定义流体物性

  1. 初始条件

在初始条件选项卡中,可以为流体域赋予一个初始状态,即初始时刻流场的速度及湍流值的定义。如果想看到详细的初始条件设置介绍请点击[初始条件]

  1. 边界条件

在边界条件选项卡中,可以基于网格内的边界面,为流体域的边界指定边界条件,如入口、出口、壁面、对称面等。

  1. 体组

在体组选项卡中,可以基于网格模型中预定义的体组,为流体域中的特定区域指定多孔介质模型,或者添加动力源项和压头损失。

  1. 求解器

在求解器选项卡中,用户还可根据自己的需要对求解器进行个性化选择与设置,以满足计算需求。如果想看到选择和设置求解器的详细说明设置介绍请点击[求解器设置]

在总体求解设置选项卡中,可启闭或选择不同的求解策略设置,例如梯度重建类型、相邻网格拓展方式、压力松弛因子更改、密度变化算法等。

在方程求解设置选项卡中,可对流体方程待求解参数的求解器、残差,以及它们的的求解格式进行设置。

  1. 时间步&资源

在时间步&资源选项卡中,可对时间步和时间步长进行定义,同时可指定仿真计算需要调用的计算核数和后处理结果的输出频率。

  1. 结果配置

在结果配置选项卡中,可以设置输出指定物理量时间平均结果,选择输出的体数据物理量或面数据物理量,设置监测线或监测点上指定物理量的变化过程

  1. 仿真计算

在所有的仿真参数和条件设置完成后,可以在仿真计算选项卡中提交仿真计算。

当计算结束时,用户可以查看流场内物理场的云图结果,包括速度场、压力场等。同时用户还可得到计算时的求解日志,来获取计算时的一些重要信息,及错误提醒,方便用户及时找到问题所在,解决棘手问题。

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