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带标签的博客文章 CFD 模块

在大型 CFD 仿真中使用代数多重网格法

2018年 3月 26日

代数多重网格( algebraic multigrid,AMG)求解器提高大型 CFD 模型的计算效率。从 COMSOL Multiphysics 软件的 5.3a 版本开始,AMG 方法只需要一个网格,而几何多重网格(geometric multigrid,GMG)求解器至少需要一个额外的粗网格。这避免了为具有小细节的复杂几何图形创建粗网格的麻烦,除非使用精细网格,否则很难进行网格划分。

如何模拟水气球中的流-固耦合作用

2017年 12月 15日

它们不仅仅用于在后院玩游戏:水气球也是非线性弹性材料中流固耦合的一个例子。 了解如何对这种效果进行建模…

使用线性纳维-斯托克斯方程模拟气动声学

2017年 7月 25日

全面了解气动声学建模、线性纳-维斯托克斯方程,以及如何在COMSOL Multiphysics® 中引入此方程。

使用 CFD 仿真研究古生物的行为

2017年 7月 24日

假如穿越时空回到 5 亿年前的 Ediacaran 时期,你会发现海洋中到处都是被古生物学家称为“Ediacaran 生物群”的奇怪生物。它们是世界上第一个大型、复杂的多细胞生命体。关于这些古老生物,我们还有很多需要了解,包括它们是否能够移动以及它们如何进食。为了找到这些问题的答案,一个研究团队通过 CFD 仿真研究了地球早期海洋中一种已灭绝的生物:Parvancorina。 Ediacaran 时期之谜 大约 6.35 亿到 5.41 亿年前的 Ediacaran 时期的生命到底是什么样的呢?通常,科学家们认为这个时期的海栖生物几乎都是静止的,并且永久地附着在海底。这种假设有时被用来描述 Ediacaran 时期的 Parvancorina 种群,它们是一种生活在 5.55 亿年前的 Ediacaran 生物群中更为奇特的 “典型”。 如果 Parvancorina 今天还活着,你可以将它的整个盾形身体(大约有一个硬币大小)放置在你的手指尖上。仔细观察后,你会看到它的背部有一组独特的脊,形成了一个类似于锚的形状或 T 形。 Parvancorina 的图像。 尽管在俄罗斯和南澳大利亚的岩石中保存了许多 Parvancorina 化石,但这种简单的生物体没有留下任何关于它是否移动或如何进食的线索。解开这些谜团是确定 Parvancorina 的进化和生态重要性的关键一步。 Parvancorina minchami(左)。图片由 Matteo De Stefano/MUSE,科学博物馆提供。一块 Parvancorina 化石(右)。图像通过 Wikimedia Commons 获得许可(CC BY-SA 3.0),在 公共领域共享。 为了找到上述问题的答案,范德堡大学、牛津大学自然历史博物馆、洛杉矶县自然历史博物馆和多伦多大学密西沙加分校的一个研究团队选择了 CFD 仿真进行探索。 借助 COMSOL Multiphysics® 软件,这些研究人员能够深入了解古代 Parvancorina 的生活。研究团队的成员之一 Simon AF Darroch 博士表示,这是“最奇怪、最不为人知的 Ediacaran ……生物之一”。他详细阐述了这项研究,说:“CFD 仿真提供了唯一合理的方法来测试关于 Ediacaran 进食和运动的假设。” 使用 CFD 仿真分析已灭绝生物的行为 根据对化石标本的观察,研究人员创建了 Parvancorina 的三维 CAD 模型,并轻松地将这些模型导入 COMSOL® 软件。这些模型包括 Parvancorina […]

在 COMSOL Multiphysics® 中模拟自然对流和强制对流

2017年 4月 28日

无论何时,当我们将一个热的或冷的零件暴露在空气中时,热量就会通过对流在零件和空气间相互传递。由于空气温度变化引起自然浮力变化进而形成自然对流,空气也可以通过风扇形成强制对流。

太阳能级硅微波熔炉生产工艺的仿真与优化

2017年 4月 27日

对于要被视为“太阳能等级”的硅,它必须具有 99.9999% 的纯度。 因此,需要对用于生产太阳能级硅的微波炉进行优化来提高效率。

油脂浸洗鸡尾酒工艺在工业上的应用

2017年 2月 2日

近十年以来,油脂浸洗鸡尾酒逐渐成为一种流行风潮。调酒师使用这项技术可以制作各种各样的鸡尾酒饮料,例如 Benton 老式培根波旁威士忌(Benton’s Old-Fashioned, a bacon-infused bourbon cocktail)和温和山核桃黄油波旁威士忌

CFD 仿真中如何设定流体压力

2016年 12月 30日

众所周知,在 CFD 仿真中常涉及两种压力:绝对压力和相对压力。通过实验测量流体中压力的方法有许多种。在建立 CFD 模型时,正确地设定压力对定义边界条件和定义材料特性非常重要。 今天,我们将解释相对压力和绝对压力之间的区别,讨论 COMSOL Multiphysics® 软件为什么使用相对压力求解 CFD 问题,以及在模拟中什么时候使用不同定义的压力。 绝对压力和相对压力有什么区别? 在流体力学中,压力是指流体中单位面积表面上所承受的力。使用 COMSOL Multiphysics,我们可以通过求解流体流动的控制方程,纳维-斯托克斯方程,从而确定描述流动的速度和压力场。 CFD 问题中涉及的压力,通常主要有两种:绝对压力和相对压力。 绝对压力 绝对压力是指以绝对真空为基准直接测量的压力,即流体的真实压力。例如,如果我们使用气压计测量某一日的室外压力,会看到气压计的绝对读数大约为 1 个大气压或 101.325kPa,该值与海平面上的大气压相等。绝对压力为零代表真空。 使用气压计测量从 950mbar 到 1050mbar 的室外压力(1 mbar = 100 Pa)。图片来自 Langspeed,通过Wikimedia Commons在CC BY-SA 3.0下获得许可。 相对压力 相对压力是指相对于参考压力的流体压力。表压力是相对于环境压力测得的压力,即以环境压力为参考的相对压力。通常,相对压力用于表征封闭系统中的压力水平。我们可以使用压力表测量相对压力,以将内部压力与周围压力相关联。 压力表,在压力控制站测量相对压力。注意刻度盘如何从零开始,零刻度代表系统压力等于参考压力水平。图片由 Holmium 提供-自己的作品。通过Wikimedia Commons在CC BY-SA 3.0下获得许可。 绝对压力和相对压力的关系可表示如下: PA=p+pref 如果使用真空作为参考压力,则绝对压力和相对压力相等。大多数情况下,参考压力设置为大气压,通常是环境压力。 接下来,我们来看一下如何在 COMSOL Multiphysics 中描述这些压力定义。当我们计算一个流体流动问题的解时,COMSOL® 软件首先会求解速度分量(u,v,w)和相对压力(p)。在后文中,我们将解释,通过使用相对压力(而不是绝对压力)作为因变量,可以在建模中提高压力描述的准确性。然后,我们可以使用相对压力值作为模型的初始值和边界条件,下面,我们将举例说明。 在 COMSOL Multiphysics® 中表征流体压力 我们来看一个如何在 COMSOL Multiphysics 模型中恰当地将相对压力和绝对压力作为变量的示例。为了演示这些概念,我们使用一个简单的模型来说明。在模型中,空气以 1m/s 的入口速度流入通道并流出到绝对压力为 1 个大气压的环境中。除了我们假设两个对称的短入口段外,模型顶部和底部的边界均为无滑移通道壁。设置入口段是为了避免不一致的边界条件。(如果我们在防滑边界附近定义一个笔直的入口速度曲线,就会出现不一致的边界条件。) 有空气流通的通道示意图。 在此模型中,相对压力的变量名称为 p,绝对压力的变量名称为 spf.pA。在层流 接口的设置中,我们看到要求解的因变量是速度分量(u,v,w)和相对压力(p)。 因变量设置窗口。 在下图中,我们可以看到,参考压力水平默认设置为 1[atm]。该参考压力水平用于计算绝对压力:spf.pA = p + spf.pref。 我们还将可压缩性设置为弱可压缩流,这意味着空气的密度取决于温度和参考压力。要了解不同可压缩性设置的更多信息,请参阅上一篇博客文章。 可压缩性和参考压力设置。 现在,我们可以指定边界条件。在入口处,将法向速度设置为 1m/s。对于初始条件和出口边界条件,由于使用默认设置,因此需要输入相对压力。即,使用一个参考压力。当加上出口条件时,我们看到相对压力的默认值为 p=0,相当于绝对压力等于默认的参考压力为 […]


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