Simerics MP/MP+ 5.0发布及新增功能简介

2019-6-25 17:12| 发布者: 李苏克| 查看: 231| 评论: 0

摘要: Simerics公司的CFD产品最初是以Simerics MP和PumpLinx为旗舰产品的,其主要的应用领域为各种泵、阀门、压缩机和其他运动机械的流体数值模拟。随着软件功能的不断更新和改进,发展到目前为止,软件功能已扩展到更广泛的应用领域,如船舶水动力、整车空气动力、电子冷却和三维流体系统的数值模拟等。海基科技作为Simerics公司产品的老牌代理商,从2008年引进软件到现在,也一路见证了Simerics产品的不断发展和进 ...

Simerics公司的CFD产品最初是以Simerics MP和PumpLinx为旗舰产品的,其主要的应用领域为各种泵、阀门、压缩机和其他运动机械的流体数值模拟。随着软件功能的不断更新和改进,发展到目前为止,软件功能已扩展到更广泛的应用领域,如船舶水动力、整车空气动力、电子冷却和三维流体系统的数值模拟等。海基科技作为Simerics公司产品的老牌代理商,从2008年引进软件到现在,也一路见证了Simerics产品的不断发展和进步。


从5.0版本开始,Simerics公司的CFD产品线更新为Simerics-MP和Simerics-MP+两个版本。

  • Simerics-MP:作为通用的CFD仿真软件,包含了前处理、求解与后处理的完备功能。集核心CFD仿真功能与丰富物理模型于一体,可对包括单/多相流、湍流、空化、传热、传质、颗粒流、流固热耦合、非牛顿流、真实气体、多孔介质等在内的多个物理过程或现象进行准确高效的数值模拟。


  • Simerics-MP+:作为Simerics-MP的更高级版本,不仅具备Simerics-MP的所有功能,同时还具备包括船舶、车辆、叶轮机械、容积式泵/压缩机、阀门以及系统仿真等在内的多个专业模块,可针对不同领域的应用特点准确高效的完成网格划分、动网格设置、计算模型设置、求解以及后处理等工作。


目前,Simerics-MP+可针对客户的不同应用,提供相对应的解决方案:

  • Simerics-MP+ for Marine
  • Simerics-MP+ for Vehicle
  • Simerics-MP+ for Turbo
  • Simerics-MP+ for PD
  • Simerics-MP+ for Valves
  • Simerics-MP+ for Systems


相较于之前的版本,Version 5.0有两方面重大的功能改进。一是开发了两种新的并行算法,即MPI并行和DME并行。MPI并行可支持跨节点多机并行,速度超快,可扩展性强,且已在Linux和Windows系统上反复测试,效果显著;DME并行算法主要应用于有/无图形界面的单机工作站上,它具有与MPI并行相同的计算效率。新版本具有警告提示的功能,当用户在运行DME并行版本进行求解计算时,当部分模板功能不支持时,解算器会发出警告,并提示用户转到原有的TPP并行版本进行计算。


Version 5.0版本的第二大功能改进则是在原有模板的基础上研制开发了4个新模板,即船舶模板、整车模板、活塞冷却模板和油箱模板。这些模板可广泛应用于从滑行艇跳跃现象到汽车油箱加油填充过程的不同尺度不同规模的流体问题的模拟分析。


以下是具体功能改进的简要说明,如需更详细信息可联系海基科技或查阅Version 5.0版本的教程和指导手册。


1、帮助文档

  • Tutorials文件已更新至5.0版本,且在原有案例的基础上,按照5.0版本的各模块和物理模型功能特征,添加了对应的教程案例。
  • 帮助文档全新改版,新的帮助文件更易于访问和阅读,同时具备下拉菜单、图片引用、图片导出等附加功能。


2、更新的模板

  • Marine Template:船舶模板,主要应用于包含/不包含推进设备的船舶海洋运动的模拟,适用于静水阻力、船体水动力、耐波性、船舶稳定性、自航试验、Z型操纵试验、旋回试验等的模拟计算。



  • Vehicle Template:整车模板,主要应用用于整车外气动、发动机前舱等的流动和热分析计算,可适用于格栅进风量、风阻、水管理、涉水、挡风玻璃除霜除雾等的模拟计算。



  • Fuel Tank Template:油箱模板,主要应用于包含两相流在内的汽车油箱的液体晃荡、充放油过程的模拟计算。
  • Piston Cooling Template:活塞冷却模板,主要应用于包含两相流在内的活塞冷却喷油的模拟计算。可同时考虑流体和结构导热的耦合计算。软件采用先进的耦合算法技术,可快速获得活塞头部的流固热耦合计算结果。




3、完善的模板

  • 新月形内齿轮泵模板:以转子的几何边界为基础进行动网格构建,使转子啮合区的网格更加光顺。


  • 斜盘式柱塞泵模板:增加了网格细化功能,可以对柱塞部分进行局部加密。
  • 动力学模板:原有的动力学计算结果需要选择对应的边界面进行查看,新版本更新后,只需选择对应的动力学模型,即可查看所有的动力学相关的计算结果。如阀芯位移、速度、加速度、流体力、弹簧力、阻尼力、合力等。


  • 阀门模板:用户可以通过设置阀门关死半径和圆心坐标来指定阀门关死位置,如果阀门关死位置设置有误,软件会弹出警告,提示找不到关死位置。


  • 涡旋压缩机模板:改进了转子网格划分方法,对涡旋型线的适应能力更强。




4、用户界面

  • 改进了大曲面网格的读取时间;
  • 在“Properties Panel”窗口中,新添加了访问全局表达式(expression)的命令操作符;


  • 在进行几何面切分时,可采用鼠标点击操作或指定的参数设置,将几何面切分为两组;
  • 当用户点击停止稳态或瞬态仿真时,软件会自动提示是否保存结果;
  • 对于稳态计算来说,可以保存中间结果;
  • 一键式进行Template mode和extended mode模式切换;
  • 当以命令行方式运行程序时,如果以“project_name.spro.save_and_stop”方式命名文件,则可以使用快捷键"Ctrl-C"停止并保存文件;
  • 在“Display Panel”窗口可以显示用户自定义的变量,可以是具体的计算值也可以是方程;
  • 用户可以指定“Display Panel”窗口的背景颜色。



5、网格/前处理

  • 对于在某一方向尺寸差异悬殊的几何,可以通过定义几何拉伸倍数和网格压缩方向,在进行网格划分时软件会自动先进行几何的拉伸,和生成网格后的压缩,以获取更高质量的网格。


  • 如果网格、物理模型、边界/流体域/初始边界条件等参数的设置可以重复使用的话,那么用户可以创建一个仿真流程模板来缩短仿真工程的周期。用户只需利用现有工程案例里面的设置参数即可自动完成新的几何模型的网格划分及前处理设置。用户也可以利用该模板联合设计/优化软件,在没有图形界面的情况下完成几何的优化设计工作。
  • 如果流体域是对称的,在网格生成过程中可以利用对称面只生成1/2的流体域,降低网格数量,提高计算效率。
  • 当网格划分过程中生成多个流体域时,提供了保留最大流体域或合并所有流体域选项供用户操作选择。
  • 新添碎网格自动合并功能,可将碎网格自动合并到与之相连的规则几何边界上。
  • 新增自动检测钣金几何面层数功能,并将多层几何面减少为单层几何面。
  • 当用户使用自动创建网格功能划分网格时,可以重新定义新生成的网格名称。
  • 可以用鼠标直接进行几何选择操作。
  • 当进行复杂几何网格加密时,可以通过表达式定义加密区的几何形状。
  • 通用网格生成模板功能新增相对尺寸选项,用户可以以所选流体域的几何尺寸为基准进行网格尺寸的定义。
  • 在进行网格划分时,软件自动将所选流体域名字的相同前缀定义为新生成网格/流体域的名字。



6、求解器

  • 添加了两个新的并行算法:
          MPI并行技术,适用于跨节点多机并行运算,支持Linux系统和Windows系统。


          DME并行技术,适用于单机工作站,支持有/无用户界面的无限核数并行。

注意:TPP并行技术可以作为Version5.0之前的版本的临时解决方案,但是Version5.0以前的安装文件不能使用新的并行版本的功能。


  • 支持传热模型与多相流模型同时计算。
  • 在传热模块中,添加换热器的建模计算功能,即无需考虑换热器的具体几何形状,通过输入相关参数即可对换热器换热效果进行模拟计算。


  • 在颗粒模型中,支持用函数定义颗粒粒径。


  • 粘度定义新增以温度为自变量的多项式函数选项。


  • 添加相对压力系统。
  • 添加两种焓模型:Cp可定义为以温度为自变量的函数的模型;融化/凝固模型。


  • 添加导热系数(K)可表征为以温度为自变量的函数计算模型。


  • 为相变结果输出添加质量分数显示变量。
  • 添加6种壁面颗粒磨损模型。


  • 支持在交互面释放颗粒,颗粒的输出变量也有所增加,如不同出口的颗粒数量值输出。
  • 颗粒多相流模块,支持定义粒子重力加速度方向和大小,同时支持重力加速度大小由expression函数语句控制。
  • 多相流分析模型添加基于质量分数平均的粘度定义选项。


  • 对于两相流模型:
           添加自适应库朗数来提高显式算法的求解速度。
           可以显示库朗数的分布云图。
           改进VOF隐式算法的高分辨率格式,以提高对于自由液面的捕捉能力。


  • 对于辐射模型:


        添加透明边界条件。

          将默认边界条件从环境属性更改为辐射属性。

          进口/出口边界条件可以定义为开放性边界。

          固体区可以定义为绝热。


  • 新增可考虑质量的颗粒团释放功能,可以在体网格内释放颗粒。


  • 在气蚀模块中可以输出变量dp/dt。
  • 添加阻力模型方向定义功能,定义流向可以是一个或者两个。


  • 空化模型中添加可变气体质量分数计算模型。


  • 在湍流模型中,更改壁面湍流耗散率计算准则为y+ < y_critical。
  • 交互面上添加了压力跃变(pressure jump )和风扇(fan models)计算模型选项。




7、后处理


  • 当自定义仿真时间周期时,用户可以人为控制平均值/最大值的输出。
  • 用户可以通过表达式功能添加监测变量。
  • 将阀门的运动属性(如阀门位移)功能输出移动到相应地动力学模块下。
  • 可以将动画帧保存成多个PNG格式文件。
  • 在边界和体网格处添加了更多颗粒相关的计算结果的输出。
  • 用户可以指定云图颜色带中颜色数量以及每种颜色的显示值,还可以为颜色带添加更多配色方案。
  • 添加了更多VOF模型的输出变量。

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