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精準的自由液面追蹤工具FLOW-3D軟件
FLOW-3D軟件是由美國Flow Science公司研發的三維計算流體動力學和傳熱分析軟件,自1985年正式推出商業版之后,就以其功能強大、簡單易用、工程應用性強的特點,逐漸在CFD(計算流體動力學)和傳熱學領域得到越來越廣泛的應用。目前FLOW-3D軟件已被 廣泛應用于水力學、航空航天工業、金屬鑄造業、船舶行業、消費產品、微噴墨頭、微機電系統等領域,它對實際工程問題的精確模擬與計算結果的準確性都受到用戶的高度贊許。


FLOW-3D是高效能的計算仿真工具,工程師能夠根據自行定義多種物理模型,應用于各種不同的工程領域。借由精確預測自由液面流動(free-surface flows),FLOW-3D可以協助用戶在工程領域中改進現有流程。


FLOW-3D是一套全功能的軟件,具有完全整合的圖像式用戶界面,其功能包括導入幾何模型、生成網格、定義邊界條件、計算求解和計算結果后處理,也就是說一套軟件就能使用者快速地完成從仿真案例設定到結果輸出的過程,而不需要額外購買其他前后處理軟件。


核心應用領域及典型案例:
以自由液面仿真著稱的FLOW-3D,在液動力相關領域具有廣泛的應用。尤其晃蕩、鑄造、水利及環境工程幾方面最為突出。


優秀TruVOF自由液面模型使得FLOW-3D在水利及環境工程具有良好的應用,主要應用向有:





網格與幾何 Meshing & Geometry :


  • 結構化有限差分法網格
  • 多區塊網格技術,支持嵌入式或者是連接式網格區塊
  • Fractional areas/volumes (FAVOR) 技術,能夠高效率并且精確的定義幾何外型管內流, 管外流, 以及自由液面流動模式.
  • 支持三維、二維或一維問題計算
  • 瞬態流動計算
  • 支持 笛卡爾坐標系或圓柱座標系
  • 支持非黏性、 黏性層流以及紊流流動



流動定義選項 Flow Definition Options :

  • 一般初始條件
  • 邊界條件
  • 對稱
  • 剛體墻
  • 連續
  • 周期
  • 指定壓力
  • 指定速度
  • 流出
  • 網格重疊
  • 靜水
  • 重新啟動選項
  • 接續仿真計算
  • 從之前的仿真計算接續重疊計算資料
  • 新增, 刪除或改變模型參數


數值模型選項 Numerical Modeling Options:

  • Volume-of-Fluid (VOF) method 追蹤流體邊界 --TruVOF
  • Fractional areas/volumes (FAVOR) 高效率的幾何定義
  • 一階, 二階 以及三階平流advection 計算
  • Sharp fluid interface tracking
  • 隱式解及顯式解計算
  • 支持 Point, line relaxation 以及 GMRES pressure 求解器
  • 使用者自定義變數、副程序以及輸出
  • 執行程序時計算疊代工具


流體模型選項 Fluid Modeling Options:

  • 單一不可壓縮流體 – confined or with free surfaces
  • 兩種不可壓縮流體 – miscible or with sharp interfaces
  • 可壓縮流體 – subsonic, transonic, supersonic
  • 飽和流體
  • 聲波現象
  • 不同密度/直徑的質量粒子


熱模型選項Thermal Modeling Options:

  • 自然對流
  • 強迫對流
  • 流體與固體熱傳導
  • 流體與固體熱傳遞
  • 熱傳導
  • 指定熱通量
  • 指定溫度
  • 從流體/物件至空間的熱傳遞
  • 流體或固體內的能量分布/集中
  • 熱輻射
  • 黏滯熱


物理模型選項 Physical Modeling Options:

  • 沖刷與侵蝕沉積
  • 空化
  • 相變化 (液體-氣體, 液體-固體)
  • 表面張力
  • 熱虹吸現象
  • 接觸面黏著
  • 接觸面粗度
  • 蒸汽與氣泡
  • 固化與融化(heat-of-transformation table)
  • 質量/動量/能量 產生設定
  • 均布的質量/能量產生器
  • 剪切變化、密度變化與溫度相關的黏度模型
  • 觸變黏度
  • 彈性張力
  • 電場
  • 絕緣現象
  • 電滲透
  • 靜電粒子
  • 電驅動力現象
  • 焦耳加熱
  • 卷氣
  • 分子以及紊流擴散


特殊物理模型 Special Physical Models:

  • 六自由度的運動物體模型 --user specified motion or fully-coupled with rigid body motion
  • 旋轉物件
  • 多孔性隔板與物件 (linear and quadratic flow losses)
  • 碰撞模型


金屬鑄造模型 Metal Casting Models:

  • 固化/融化 (heat-of-transformation table)
  • 固化收縮
  • 固化過程中的二元隔離
  • 潛熱釋放影響的固化率
  • 熱循環
  • 缺陷追蹤
  • 氣穴模型
  • 消失模鑄造模型
  • 半固態材料模型
  • 砂模濕氣
  • 柱塞頭移動
  • 背壓與排氣
  • 砂芯吹砂


紊流模型 Turbulence Models:

  • Prandtl mixing length
  • One-equation transport
  • Two-equation k-ε transport
  • RNG (renormalized group theory)
  • Large eddy simulation


多孔性材質模型 Porous Media Models:

  • 變動孔隙設定
  • 定向孔隙設定
  • 一般流體損失 (linear and quadratic)
  • 毛細壓力
  • 不飽和流體
  • 多孔材料的熱傳遞


兩相流體與兩種以上材質物件組合模型Two-phase and Two-component Models:

  • 液體/液體 與 氣體/液體 介面
  • 兩相流混合
  • 單一可壓縮流體與分散的不可壓縮流體混合
  • 兩相飄移通量
  • 氣體-液體與液體-氣體的相變化
  • 絕熱氣泡
  • 相變化氣泡
  • 含不連續粒子的連續流體
  • 純量運輸


非連續粒子模型 Discrete Particle Models:

  • 無質量的標示粒子
  • 可指定尺寸/重量的質量粒子
  • 一次元與二次元流體-動力拖曳計算
  • Monte-Carlo 擴散
  • 粒子- 流體動量耦合計算
  • 黏性粒子的抵抗系數
  • 點或質量粒子產生器
  • 帶電粒子
  • 粒子追蹤


淺層流體模型 Shallow Flow Models:

  • 淺層水模型
  • 一般淺層
  • 潤濕和干燥
  • 風切
  • 地表粗度效應


化學模型 Chemistry Models:

  • 化學速率方程式求解器
  • Stationary or advected species


自動化特色 Automatic Features:

  • 網格與初始條件產生
  • 精確與穩定計算的時間步長控制
  • 自動限制流體壓縮性
  • 由FLOW-3D 控制的收斂與放寬計算
  • 自動提示以最適化計算


與其他軟件的接口 Options for Coupling with Other Programs:

  • 一般輸入格式: Stereolithography (STL) files--binary or ASCII
  • 從ANSYS 或 I is DEAS 轉入的 tetrahedral data
  • 與 Tecplot , Ensight , and FieldView 的直接資料接續端口
  • 可輸出格式給 PLOT3D-compatible visualization programs
  • Neutral file 格式輸出
  • 客制化計算工具加入
  • Topgraphic 資料


資料操作選項 Data Processing Options:

  • 全自動或客制化產生的圖表
  • 圖形支持OpenGL-based graphics
  • 彩色或黑白向量, 等高線圖, 3D 以及粒子圖像輸出
  • 隨時間變化的變量記錄
  • 受力與力矩計算
  • 動畫輸出
  • PostScript, JPEG 以及 Bitmap 圖像輸出
  • 流線輸出
  • STL 幾何圖檔檢視


多處理器計算 Multi-Processor Computing:

  • 內存共享計算(SMP 版本,支持多核CPU,支持Windows/Linux 系統)
  • 計算機叢集系統(MP 版本,需架設在Linux 系統上)



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