Flow-3D V2022 R1版本已于2021年11月末由美国Flow Science公司正式发布。新的版本根据用户需求的不同，可选择不同的版本购买。分别为：

• Flow-3D（通用版）
• Flow-3D HYDRO（水利版）
• Flow-3D CAST（铸造版）

 

Flow-3D 2022 R1新版本针对各专业版本的特点，均做了大幅的改进和更新，具体可随小编一同了解如下内容。

1.Flow-3D 2022 R1（通用版）更新内容

1.1 FAVOR ™方法的改进：Detailed Cutcell representation

原有的FAVOR™ 方法在笛卡尔网格上使用面积和体积分数表示实体几何，它使FLOW-3D能够有效地模拟绕复杂几何体的流动问题，而无需求助于非结构化的贴体网格。尽管具有非常大的计算优势，但是FAVOR™方法面临的一个挑战是当计算壁面剪应力时，有时会产生较大误差。新的FAVOR™ 的处理方法改进，称为Detailed Cutcell representation方法，大大改进了壁面剪应力的计算，从而显着改进了固体表面附近的流动仿真精确性。

 

FAVOR ™方法改进后近壁流动计算结果对比

 

1.2 2D表格定义物性参数

材料的粘度和表面张力等物性参数往往是个变量，它与温度、密度、应变率或用户定义的表示污染物浓度的标量相关。如果将这些参数拟合成函数曲线往往比较复杂，尤其是当这些参数与多个自变量相关时。FLOW-3D 中新的表格属性功能，允许用户以表格形式定义最多两个独立变量的流体属性（之前只能定义一个）。例如，表面张力可以根据实验数据制成表格，以表示与污染物浓度和温度的相关性；或者粘度也可以表示与应变速率和温度的相关性。

 

在下面的例子中，粘稠的流体流入静水池中，最终粘稠的流体和水分层，下层为粘稠流体区而上层为清水区。

粘度定义设置窗口         不同温度下粘度与应变率的关系

1.3 主动仿真控制功能改进

主动仿真控制 (ASC)非常适用于基于探针处的流动数据控制仿真。在最新的2022R1版本中，ASC 适用性进一步扩展，可以基于一般历史数据、通量表面和控制体积的流量数据进行额外控制。

 

通量表面和采样体积，相对于点探针的优点之一就是它们可以提供表面或体积上的平均数值，而不是基于点的数据。在某些情况下，基于表面和基于体积的数据可以更方便的对仿真进行控制。

借助这项新功能，用户可以：

• 当控制体积中的温度超过或低于临界值时终止模拟。
• 根据控制体积中的湍流能量控制喷嘴的填充速率。
• 根据通量平面上的平均速度控制输出频率。
• 当采样体积中的填充分数达到用户指定的值时终止模拟。

 

1.4 VOF流体-粒子流体的相互转换

通过将FLOW-3D中的基于TruVOF自由液面捕捉方法与流动粒子相结合，使得准确性和鲁棒性得到增强。新的粒子模型，称为VOF粒子模型，用于跟踪计算域中的小液滴，实现更好的质量和动量守恒。在重力控制仿真中可以设置更大的时间步长。当满足特定条件时，VOF 流体会在特定时间和位置自动转换为 VOF 粒子。然后使用拉格朗日粒子模型跟踪粒子运动，当液滴粒子重新摄入流体中时再次转变为VOF流体。

VOF 流到粒子流的相互转换

 

1.5 新增风机&轴流泵模型

FLOW-3D新增风机&轴流泵仿真模型，允许用户在几何对话框中设置组件为风机/轴流泵模型，用以模拟风机/轴流泵流动效果。关于风机/轴流泵的参数有两种方法。

第一种方法是设定风机/轴流泵进口的体积流量或流速，设定转速和介质后模拟风机/泵的内流场运行状态，这是较为常用的泵/风机3D流场仿真方法。

 

第二个方法是设定风机/轴流泵的性能曲线。在这种情况下，用户可以定义风机/轴流泵性能曲线的线性近似值，此时风机/轴流泵的流量则取决于泵两端的压降。

GUI 中的风扇/叶轮组件

 

GUI 中的轴流泵组件

 

1.6 液滴/气泡源模型

FLOW-3D可适应于对从喷嘴或喷口喷射的流体进行仿真。然而在某些情况下，模拟流体到雾化成液滴的过程是不必要的，而只需要模拟液滴的运行。此外，模拟气泡在流体中运动是必要的，但不用模拟气泡的生成过程。新的液滴/气泡源模型非常适用于上述问题的仿真。

 

新的液滴/气泡源模型，允许从点源开始定义间隔发射球形液滴或气泡。这个点源可以是静止的，也可以是运动的。液滴或气泡的初始速度也可以表示为x、y、z三个方向的分量。该模型与现有的物理模型均兼容，诸如多孔介质流动、蒸发/凝结和表面张力等。

 

液滴/气泡源对话框

 

1.7 仿真模板预设置/预定义功能

新的仿真模板，可以预先设置仿真框架并加载物理模型等重要参数，例如可以设置不可压缩自由表面流体、可压缩流动等仿真框架。新建仿真模板时，会提供六个仿真模板供用户选择，这些模板涵盖FLOW-3D 中最常见的仿真案例。“none”选项允许高级用户自己灵活设置仿真流程。使用仿真模板可帮助客户加快仿真流程设置，避免犯错误或忘记定义参数。

 

GUI 中的新仿真模板

 

1.8 附加求解器功能

其他求解器功能包括用于非牛顿流体的 Herschel-Bulkley 模型，以保证流体破碎区域的质量守恒。以及事件功能中质量动量源探测，包括对多个事件动作和事件选项的支持，用于追踪夹带空气的体积分数和溶质浓度。

 

Herschel-Bulkley 模型

 

质量动量源事件

 

1.9 GUI 界面优化

使用最新的 WSIWYN 设计方法，GUI界面得到进一步简化。如重新设计的物理和初始条件对话框，以及重新设计的输出和几何对话框，使得用户参数设置更快捷方便。

 

1.10 初始条件设置功能改进

初始条件对话框改进了初始液体和气体区域的设置。在新设计中，全局、区域和指针对象分开放置在单独的选项卡中，从而可以更清晰的查看设置参数。

 

初始条件 - 区域

 

初始条件 – 全局

 

初始条件 - 指针对象

 

1.11 输出功能改进

重新设计的输出对话框，用户可以一目了然的查看输出结果中包括哪些项，相较于较前版本新增了更多的可输出变量。

 

输出对话框-空间坐标数据

 

输出对话框 - 几何数据

 

输出对话框-额外选项

 

1.12 几何对话框功能改进

使用最新的WYSIWYN设计方法可以更轻松、更快速地对几何对话框进行设置，该方法将子组件的不同属性整合到一起，方便用户进行设置。

 

几何对话框

 

• 获得帮助更容易

现在只需在物理对话框中单击即可访问相关教程和帮助文档。

帮助文档对话框

 

• 对话框简化

在之前的版本，许多物理模型对话框已经过简化，新版本对物理模型对话框进一步简化，用户可以更加快捷的进行设置并减少错误的发生。

 

相变模型

 

夹气模型

 

漂移通量模型

 

2.Flow-3D HYDRO 2022 R1（水利版）更新内容

2.1 通用功能的改进

包括：FAVOR ™方法的改进功能、主动仿真控制功能改进、轴流泵模型、2d表格插值功能、VOF流-粒子流相互转换功能等，详见Flow-3D（通用版）相关内容。

 

2.2 溶解氧模型

水中的溶解氧在自然和人造栖息地中起着重要作用。水中溶解氧浓度是水质的关键指标。在废水处理厂中，氧气为分解污染物的细菌提供养料。FLOW-3D HYDRO的新溶解氧模型与空气夹带模型、漂移通量模型和动态气泡尺寸模型相结合，创建了一个完整的模拟气泡和溶解动力学的新方法。气泡和水之间的传质系数可以通过以下三种方法之一进行设定：①作为常数供用户输入；②第二是使用 Higbie 模型的“干净”气泡假设；③第三是“脏”气泡模型假设，其表面活性剂对氧溶解的影响。

 

2.3 按时间控制阀门

阀门用于控制管道输送水，保持足够的水压以保持结构稳定性是至关重要的。现在可以根据时间控制阀门。此功能可定义阀门的控制序列，在指定时间开启指定的阀门，以确定系统运行特性。

 

GUI 中的时间相关阀 - 阀 1        GUI 中的时间相关阀 - 阀 3

 

3. 2022 R1 Flow-3D CAST（铸造版）更新内容

3.1通用功能的改进

包括：主动仿真控制功能改进、2d表格定义物性参数、VOF流-粒子流相互转换功能、按时间控制阀门开关功能等，详见前述相关内容。

 

3.2 熔模铸造示例

• 基于探针数据的入口金属流量控制（开/关）。
• 基于浇铸零件体积填充比例的入口金属流量控制，是一种更强大的控制（不受飞溅影响）。
• 基于浇铸零件体积的填充比例判断是否终止浇铸。

 

          熔模铸件取样量

 

3.3 用于识别填充缺陷的新标准

三个新的填充标准可用于识别由模具填充特性引起的潜在铸造缺陷。

1. 局部填充速度表示金属熔液首次到达特定网格时的速度。这个方法提供了填充结束时整个铸件的速度云图的摘要视图。
2. 本地填充时间表示金属熔液首次到达特定网格时的时间与最终填满这个网格时的时间差。如果这个时间差较大，则表明该位置可能存在较大的铸造缺陷。
3. 局部填充温度表示金属熔液首次到达特定网格时的温度。局部填充温度越低表明该位置容易发生冷凝。

 

填充缺陷标准  结果输出

 

浇铸时间

 

局部最大速度

 

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