FLOW-3D V10 新增功能介绍.pdf

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1、FLOW-3DV10.0新增功能介绍FLOW-3DV10.0是FLOW-3D在软件开发上的重要里程碑。V10.0主要增加了以有限元素为基础的流固耦合与热应力演化物理模型。首先针对这两个新增的物理模型做介绍，接着再一一说明其他物理模型的新增功能，最后在SMP并行计算、用户接口(GUI)和后处理等改善做说明。新增模型和特点介绍：流固耦合模型流固耦合模型是利用有限元素法来计算流体与固体互制过程中，固体受到周遭流体压力、温度梯度或其他外在条件所造成的应力分布与变形。目前这个模型局限于较小的变形计算。动画：

2、钢制容器受到内部爆炸压力波影响的变形（放大400倍）热应力演化模型热应力演化模型是计算金属冷却过程中的应力分布和形状变化。藉由简单的选项设定，可以同时计算模具与凝固金属间应力交互作用。V6铝合金引擎在凝固后的VonMises应力分布扩充的固体材料数据库《可选购》此固体材料数据库里面提供大量的固体随温度变化的材料性质，让使用者可搭配流固耦合与热应力演化模型使用。JAHMSoftware'smaterialpropertiesdatabasesoftware目前提供超过2,600种物质与21,000组

3、随温度变化的弹性模数、热膨胀系数、热传导系数、S-N疲劳曲线、应力应变曲线等材料性质。JAHM材料数据库目前与FLOW-3DV10.0已完成使用接口上的整合，并以单一模块的形式销售，让FLOW-3D使用者自行搭配选购。凝固收缩模型简易的凝固收缩模型（前身为快速凝固收缩模型）可在复合区块网格上执行，并应用于倾斜与离心铸造。而动态凝固收缩模型的功能也在重新加入此版本，并具有更高的精确度与收敛性。铸铁凝固模型铸铁凝固模型与简易凝固收缩模型合用，可描述铸铁的共晶与近共晶凝固，并计算沃斯田铁、石墨和碳化物的

4、生成。灰口铸铁的凝固分布状态(注：红色分布是碳化物而蓝色则是石墨)颗粒流模型（包括砂心吹砂）颗粒流模型可描写颗粒介质行为，模拟砂心吹射的过程。透气模具模型几何对象中新增透气模具选项，在结合绝热气泡模型后，可以用来模拟充填过中孔隙砂心空气排除的过程，而不需要再去启动孔隙流模型。此外配合阀门模型可用于高压铸造充填的分析。部分充填的砂心(注：剩余的气泡以蓝色显示)新增的表面造波功能在原有的造波模型中新增几个不同的造波功能。用户可以利用傅立叶级数展开仿真周期性的非线性波，利用孤立波模拟海啸的运动，或利用不

5、规则造波功能仿真在开放海域的真实波动现象。此外，可以设定初始流场为一周期波动，以减短计算时间加速达到稳定的波动状态。动画：持续风在开放海域产生的不规则波动画：孤立波冲击结构物的过程风动效应可以考虑水库表面随时间变化下风引起的剪应力效应。新增浅水波模型功能浅水波模型新增独立的选项可以考虑层流与紊流流况，此外可以简单的藉由定义纬度来考虑地球的转动效应。这些新增功能可以让软件用来仿真更大范围的流场。重新设计的质量/动量源模型在重新设计的质量/动量源模型中，可分别给定不同流体型态、密度、温度，质量或体积流

6、的流体源头，有效的强化模型在不同问题的适用性。水分干燥模型此版本提供两种模型可进行孔隙材料中的水分变化分析。较简化的模型适合用于充填与凝固过程中的砂心砂模。第二种选择是使用较复杂的气体/液体两项流模型，仿真例如纸、纤维和砂心等孔隙材料的干燥过程。热空气干燥处理过后的水分分布（BMW提供）固体溶质溶解模型这个模型可用来仿真固体溶质的溶解，例如浸泡于液体中的岩盐和结晶药。溶液浓度的改变是根据局部的溶质浓度并考虑到了浮力效应。流体流经一块固体盐(灰色部分)，上方流线的颜色代表溶解盐的浓度针对不饱和孔隙介

7、质新增VanGenuchten模型VanGenuchten模型考虑到压力-饱和度函数，让不饱和孔隙介质的模拟更加完善。利用STL图档定义隔版STL图档在这个版本可以用来定义隔版，有助于建立复杂几何与薄件。STL图文件数据将转换成阶梯状的形式表示档板。在STL档处理过后之档板形式固定接触线液滴可能表面粗糙产生接触线固定，而不是移动到力平衡的位置。这种情况可以启用软件中的新增对象设定（IFOB(n)=1）进行模拟。液体/气体接口上的温度滑动边界设定FLOW-3D利用单一温度模型进行两项流问题的模拟，可

8、能会导致两项流接口上过度的温度数值扩散现象，这种现象在网格密度不足以解析温度边界层时特别明显。新增的温度滑动边界模型（类似现有的速度边界滑动模型）可有效降低数值扩散，改善晃动的两项流模拟精确度。液体与气体在晃动过程中的温度分布1.初始温度分布。2.标准模型下，经过10个周期晃动后的温度变化。3.温度滑动边界模型下，经过10个周期晃动后的温度变化。改善SMP并行计算建构在OpenMP技术上的SMP并行计算求解器，在此版本中已将平行功能延伸到大部分的物理与数值模块，包括移动对象模型或V