COMSOL_CFD_流体分析技术介绍

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1、COMSOLMultiphysics流体分析技术介绍中仿科技安琳(LynnAn)April16,2013仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationCOMSOL流体分析•一般流动–NS方程、欧拉方程连续–势流方程、伯努力方程介–大长径比管道系统的降维度求解质假设•多孔介质流动（渗流）–达西定律、布林克曼方程、理查德方程•稀薄气体流动非–滑移边界修正连续–格子波尔兹曼法介–角系数法质•使用有限元法求解仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationCOMSOLMul

2、tiphysics4.3a仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation流体分析的有限元和有限体积法•有限元法（FEM）–离散格式丰富应用于–高阶导数离散精度高除粒子追踪模块（离散元）以外的–低速粘性流动和非牛顿流求解精度高所有COMSOL模块–擅长流固耦合、气动噪声等问题•有限体积法（FVM）–继承了FEM离散格式丰富的优点应用于COMSOL的–比有限元简单的多等离子体模块和半导体模块(V4.3b)–守恒性好–被大多CFD商软所采用我们将在未来的版本中将FVM拓展至CFD模块仿真智领

3、创新SimulatinginspiresinnovationCOMSOL流体分析功能概括稀薄气体流动和层流和微流体大长径比管道流动湍流分析高超音速流动自由分子流离散两相流均质两相流流体中颗粒追踪流固耦多孔介质流动（渗流）合仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation基于连续介质力学假设的流体分析仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationCFD模块的单相流动仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation单相流－层流•层流–可用于不可压缩或

4、者可压缩流体–流体马赫数小于等于0.3•非牛顿流体–幂律定律（Powerlaw）–卡拉雷定律（Carreau）–支持用户完全自定义本构–流体黏度具有记忆性•通用Maxwell•Oldroyd-Bmodel•Stokes流／蠕动流非牛顿流：番茄酱倾倒–Re<<1仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation单相流－湍流•雷诺平均Navier-Stokes(RANS)–求解平均速度与压强–支持多种湍流粘度模型–用于弱可压缩流动•二方程模型–k-e–k-w–LowRek-w•一方程模型–Sp

5、alartAllamras仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation湍流模型适用性分析•k-wandk-eturbulencemodel–FlownotresolveddowntoAdvantagesDisadvantagesthewall;wallfunctionsareusedtoaccountforwallbehaviorRobust,reasonablySwirlingandrotatingaccurateforavarietyflows,severe•LowRek-etu

6、rbulencemodelofflows;widelyusedpressuregradients–Equationsaremodifiedtowithlotofdampturbulentviscosityclosetothewallbenchmarkingdata–Solvesforflowrightuptothewall;alllayersresolvedEconomical(1-eq.);Can’thandlefreeAccurateforexternalshearflows,flowsflows,wa

7、ll-boundedwithstrong•Spalart-Allmarasmodelflows,flowswithmildseparation,non-–1-eqnmodelseparationequilibrium–Nowallfunctions;LowReturbulencemodel仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation单相流－旋转机械•刚体移动或旋转–旋转网格(ALE)–固定网格(frozenrotor)•支持层流和湍流分析仿真智领创新Simulatinginspire

8、sinnovation管道流体分析•3D或2D管道网络中的1D流体分析•内建摩擦系数相关效应–自动适配层流或湍流模型–牛顿或非牛顿流体（含Binghamplastic流动）–支持多种管道截面–内建多种配件、阀门、泵的模型可供选择•管道与3D结构耦合Coolingofaplasticmoldofasteeringwheel–includingpipeflowincoolingchannels.仿真智领创新Simul