AICFD — 智能熱流體仿真軟件

圖標.pngAICFD是由南京天洑軟件有限公司自主研發的一套通用的智能熱流體仿真軟件,它實現對流動及傳熱的快速智能仿真。其功能可分為模型導入、網格自動快速生成、快速仿真、結果可視化和后處理、智能加速五大部分,涵蓋了從幾何模型到仿真結果的完整仿真分析流程。通過現代化的圖形界面結合數值仿真和智能加速算法,AICFD向用戶提供了易用的智能熱流體仿真功能。AICFD作為一款通用的熱流體仿真軟件,幫助工業企業建立設計、仿真和優化相結合的一體化流程,較大程度地提高產品的開發效率。


功能特色
 

 (1) 一鍵式仿真

市場上已有的商用仿真軟件絕大多數操作復雜、學習時間長,主要面向仿真人員,而對設計人員并不友好。AICFD提供了圖形化和一體化的仿真流程,用戶只需通過對必要參數的基本設置即可自動完成網格生成、計算、后處理等復雜的一體化仿真流程,對設計人員非常友好。

1.png

圖1 一鍵式仿真計算流程

(2)面向工業設計的流體仿真功能 

AICFD提供了工業設計中常用的流體仿真功能,流動類型包括單相不可壓縮流動、單相可壓縮流動(支持亞音速、跨音速和超音速流動)、傳熱、多相流等,它支持多區域的流動和傳熱模擬,使得其可應用于復雜工業流動如葉輪機械和換熱器內的流動和傳熱仿真。AICFD提供多種穩健的數值格式和邊界條件以及常用的物理模型,它為能源動力、船舶海洋、航空航天和汽車等領域的設計人員提供了一個通用的熱流體仿真手段。

2.png

圖2 豐富的流體仿真功能

(3)快速智能仿真和實時仿真

目前商用仿真軟件的仿真時間較長,通常需要幾小時,幾天甚至幾周的時間。AICFD采用人工智能技術等方法加速仿真計算,可以實現秒級仿真,大大提高了仿真效率。對于特定模型的仿真,通過仿真技術和人工智能技術的深度結合實現實時仿真??焖僦悄芊抡婧蛯崟r仿真方法使得AICFD可作為設計人員日常使用的智能仿真工具。

3.png

圖3 快速智能仿真和實時仿真

(4)通用性和可擴展性

AICFD作為一款通用的熱流體仿真軟件,其核心計算模塊的通用性使得它有很寬的應用領域。同時對于專用仿真領域的仿真,通過對其仿真過程的深入分析可進一步優化仿真模塊,從而提高仿真的精度和操作的便捷性。

(5)友好的人機交互界面,跨平臺支持

AICFD提供基于客戶端的圖形界面,可滿足復雜重量級的仿真計算需求。同時它支持跨平臺,可提供Windows和Linux發行版本。


實際案例 


  (1)旋流分離器

本案例為旋流分離器,它是一種常見的分離分級設備,采用離心沉降原理去除掉流體中的物質顆粒。該案例涉及的流動為不可壓流動,流體從進口進入旋流分離器向下回旋至底部,然后向上回旋從出口排出。  

4.png

圖4 旋流分離器的流線圖(顏色表示速度大?。?/span>

(2)ONERA M6機翼繞流

本案例中M6機翼是ONERA(法國航空航天研究院)設計的一種機翼模型。該模型在跨聲速條件下進行了一系列風洞試驗,具有豐富的實驗數據。盡管M6機翼幾何外形簡單,但是其涉及的跨聲速流動卻十分復雜,包含局部超音速流動、激波和邊界層分離等。M6機翼繞流具備三維可壓縮流動的典型特征,在機翼上表面會產生“λ”型激波,因此被經常選為CFD軟件的驗證算例。

5.png

 圖5  M6機翼繞流的翼面壓力分布圖

(3)葉輪機械案例

本案例為離心泵案例,旋轉速度為1770 rpm,工作介質為水。幾何外形如圖6所示:

6.png

圖6 離心泵網格外形

7.png

 圖7 離心泵壓力云圖

(4)汽車案例

本案例為DrivAer乘用車外流場計算,該案例有大量的實驗數據可供比較。計算模型為溜背、底部光滑的三廂乘用車外形,如圖8所示。入流速度為30m/s,地面為移動壁面速度為30 m/s,車輪設置為旋轉的壁面邊界條件,轉速為94rad/s。

圖8-1.png

圖8-2.png

圖8-3.png

圖8-4.png

圖8 溜背、底部光滑的DrivAer乘用車模型

9.png

圖9 DrivAer壓力云圖

表1 AICFD計算值與實驗值對比

表格1.jpg

Reference: 

1. Experimental Comparison of the Aerodynamic Behavior of Fastback and Notchback DrivAer Models. SAE Technical Paper 2014-01-0613, 2014

(5)船舶案例

本案例采用AICFD中的VOF方法對船舶的外流場進行數值仿真,船舶應用領域的示例為Wigley Hull,該案例有大量實驗數據可供比較。湍流模型為帶有壁面函數的k-omega SST模型,y+變化范圍為30到150,Froude數為0.267。

10.png

圖10 Wigley Hull計算網格

11.png

11 船身水面圖 

(6)實時仿真案例

本案例為三維Ahmed Body外流場。以下是尾部傾斜角為25.2°時的結果比較。

12.png

圖12 Ahmed Body網格分布

表2 AICFD結果和某CFD結果的力矩系數、阻力系數和升力系數比較

表格2.jpg

表3 AICFD結果和其他CFD結果的中心截面上的物理場的比較

中心截面
AICFD
某CFD
湍流黏度

圖14-1.png

圖14-2.png
速度大小圖15-1.png圖15-2.png
壓力圖16-1.png圖16-2.png

該算例的網格數是198633,某CFD計算時間是400秒(4核并行計算1000步,穩態殘差1e-4), AICFD的計算時間為0.036秒 。通過AICFD可實現實時仿真。

 

 

凯时手机app