Моделирование FLOW-3D

Введение .

FLOW-3D- это CFD пакет общего назначения способный моделировать большое разнообразие задач течения жидкости. Хотя специализацией пакета является моделирование течений со свободной поверхностью, но FLOW-3D является превосходной программой для моделирования ограниченных и внутренних течений.

FLOW-3Dпредставляет собой пакет «все включено» …не требующий никаких дополнительных программ. Графический интерфейс пользователя связывает воедино постановку задачи (включая создание/импорт геометрии & генерацию сетки), препроцессинг, решение и обработку результатов, предлагая также несколько полезных утилит, таких как: просмотрщик STL файлов, руководитель решения и средства контроля за ходом расчета.

Важные отличительные особенности FLOW-3D

Во-первых, FLOW-3D для создания сетки использует подход, объединяющий преимущества простой прямоугольной сетки с гибкостью деформированных сеток. Такой подход называется “свободное формирование сетки” потому что сетка и геометрия могут быть свободно изменены независимо друг от друга. Данный механизм исключает трудоемкую задачу генерации адаптивной или конечно-элементной сетки. FLOW-3D использует фиксированную сетку из ортогональных элементов, что упрощает генерацию и обеспечивает многие желательные свойства (например, регулярность улучшает точность, уменьшает требования к памяти, облегчает численную аппроксимацию).

Во-вторых, FLOW-3D включает в себя специальную технику, известную как FAVOR™ (Fractional Area Volume Obstacle Representation) метод, используемую для описания на прямоугольной сетке геометрии произвольной формы. Философия FAVOR™ заключается в том, что численные алгоритмы в методе конечных объемов базируются на информации, включающей только одно значение давления, скорости и температуры для каждого элемента, поэтому было бы нелогично использовать более подробную информацию для описания геометрии. Таким образом, FAVOR™ метод сохраняет простоту прямоугольных элементов при представлении сложных геометрических форм на уровне, совместимом с использованием усредненных характеристик потока по каждому объемному элементу.

Третья важная особенность FLOW-3D, отличающая его от других CFD программ заключается в его методе обработки поверхности текущей жидкости. Данная программа использует специальные численные методы для отслеживания положения поверхностей и для правильного применения на них граничных условий. В FLOW-3D, свободные поверхности моделируются с помощью метода конечных объемов Volume of Fluid ( VOF), впервые предложенного группой ученых из Los Alamos National Laboratory, включавшей основателя Flow Science доктора C. W. Hirt. Некоторые из конкурентных CFD программ заявляют о внедрении VOF метода, хотя реально они используют только один или два из трех фундаментальных ингредиентов, составляющих VOF метод. Потенциальным пользователям CFD программ следует знать, что подобные псевдо-VOF схемы будут часто давать некорректные результаты.FLOW-3D включает все эти ингредиенты, рекомендуемые для успешной обработки свободных поверхностей. Более того, FLOW-3D включает в себя важные улучшения исходного VOF метода для повышения точности граничных условий и отслеживания поверхностей раздела. Данная реализация метода получила название TruVOF.

Мультиблочные сетки для эффективности и скорости.

FLOW-3Dпредлагает мультиблочные сетки, инструментарий, разработанный для повышения гибкости и эффективности технологии конечно-разностных сеток. В стандартной конечно-разностной сетке, локальное измельчение может привести к существенному увеличению общего количества элементов, т.к. линии сетки простираются во всех трех направлениях до границ области. Использование множественных блоков позволяет сделать такие измельчения более локальными и уменьшает требования к компьютерным ресурсам. Многоблочные сетки особенно полезны в так называемых протяженных задачах, где существуют детали мелкие по сравнению с размерами всей области, такие как маленькие препятствия и тонкие каналы. Используя многоблочные сетки, пользователь может связать индивидуальные блоки для создания сетки на всей области и в зонах особого интереса и ограничить общее количество ячеек. Используя ‘вложенный’ блок, пользователь может улучшить разрешение сетки в интересующих местах.

Мультиблочные сетки FLOW-3D являются основой для новой версии распараллеливания вычислений по схеме с распределенной памятью, FLOW-3D/MP^TM .

Простой генерации точных результатов всегда недостаточно требуется возможность просмотра их для понимания и интерпретации. И всегда есть кто-то—заказчик, клиент, начальник—кому требуется ясная графическая демонстрация результатов моделирования. В FLOW-3D есть FlowVu, мощная OpenGL-программа визуализации, предоставляющая Вам простые в использовании средста отображения результатов моделирования, создания анимации и картинок для презентаций и отчетов.

Кроме того, результаты, полученные в FLOW-3D , могут быть прочитаны и обработаны в специализированных программах визуализации Fieldview^TM фирмы Intelligent Light или Ensight^TM фирмы CEI, Inc.

Приложения.

FLOW-3D включает множество моделей и инструментов, позволяющих пользователю взяться за решение многих сложных физических задач.