5 capacidades increíbles de Ansys Fluent que no conocías

Simule de manera eficiente la fragmentación, agrupación y reducción de flujos multifásicos

En muchas aplicaciones con chorros y flujos de superficie libre, mantener la simulación precisa y práctica requiere adaptar la metodología de modelado en todo el dominio en función de las características del flujo.

• + Para gotas casi esféricas, el modelo de fase discreta (DPM) de Fluent proporciona un método eficiente para rastrear las trayectorias de gotas y la ruptura/coalescencia sin requisitos de malla altamente resueltos.
• + Las películas delgadas en las paredes se modelan mejor utilizando modelos de película de pared Lagrangiana o Euleriana.
• + Los intrincados flujos de superficie libre y las películas/piscinas gruesas requieren las capacidades de seguimiento de la interfaz del método de volumen de fluido (VOF), con las correspondientes mallas altamente resueltas.

 

Un problema determinado a menudo requerirá el intercambio de estas técnicas de modelado para optimizar la precisión y la eficiencia de la simulación. Con las últimas funciones de lanzamiento, Fluent ahora permite la combinación de estos diversos enfoques, por lo que puede cambiar automáticamente entre el método apropiado según las condiciones locales (asfericidad de las gotas, altura de la película, etc.).

Estas nuevas técnicas de modelado se pueden usar con el método de adaptación de malla no estructurada poliédrica (PUMA) de Fluent, por lo que la malla de volumen se puede refinar y engrosar automáticamente según sea necesario.

Ansys Fluent cambia automáticamente entre las técnicas de modelado multifásico adecuadas para simular la ruptura, la agrupación y la reducción de los flujos multifásicos.

Acelere las simulaciones fluidas con la adaptación de malla

La adaptación de malla dinámica es un método para refinar la malla de una simulación durante la solución en función de la solución misma. Este esquema en Fluent le permite comenzar desde una malla gruesa y refinar dinámicamente regiones de alto gradiente.

La adaptación de malla dinámica se puede utilizar en combinación con el método PUMA. PUMA no se basa en plantillas para el refinamiento, por lo que funciona en todos los tipos de celdas. Una malla también se puede engrosar después de haberla refinado.

En las últimas versiones, las mejores prácticas para aplicaciones multifásicas y de combustión se han integrado en el panel de configuración de adaptación de malla de Ansys Fluent como recetas predefinidas que requieren una intervención mínima del usuario, lo que da como resultado:

• + Hasta un 70 % de reducción del recuento de células
• + Aceleración de hasta 4X para casos de estado estacionario

Se ha demostrado que la adaptación de la malla para los casos de combustión reduce el recuento de células hasta en un 70 %.

Mejoras de combustión para la descarbonización

Se han realizado importantes mejoras de combustión este año, fuera de las mejores prácticas de adaptación de malla para aplicaciones de combustión. Algunas de estas mejoras incluyen un modelo de pared perforada, modelos validados de combustión de hidrógeno y un modelo de colector generado por flamelet tenso (FGM).

El modelo de pared perforada le permite simular el flujo de muchos orificios pequeños a través de una región sólida modelando los orificios en lugar de resolverlos por completo en la malla. Esto reduce el número de células y el tiempo de cálculo. Esta característica podría ser valiosa en las primeras etapas del diseño de la cámara de combustión de una turbina de gas cuando es necesario simular los arreglos de enfriamiento por efusión en el revestimiento de combustión, pero no es práctico simular los detalles más finos de todos los diseños candidatos.

 

Comparación de resultados de simulación de combustión con orificios de enfriamiento por efusión resueltos en la malla (arriba) y no resueltos, especificados con el modelo de pared perforada (abajo)

 

A medida que el impulso para alcanzar cero emisiones netas continúa cobrando impulso, estamos ayudando a nuestros clientes a alcanzar este objetivo. Ahora tenemos modelos recomendados de hidrógeno y mezcla de hidrógeno que fueron probados y validados.

Otra mejora fue la ampliación del modelo FGM para admitir flamelets tensos. Aprovechando las interfaces de programación de aplicaciones (API) de Ansys Chemkin-Pro, el nuevo modelo permite una mejor predicción de la estabilidad de la llama en condiciones pobres como el escape pobre.

Resuelva con precisión y eficiencia los flujos de alta velocidad

A velocidad hipersónica, los fluidos comienzan a exhibir comportamientos físicos complejos que son difíciles de replicar con precisión mediante experimentos y pruebas de vuelo. En este contexto, la simulación de alta fidelidad se convierte en una tecnología clave para el diseño y análisis de vehículos hipersónicos. Algunos de los fenómenos clave que ocurren incluyen fuertes choques, plasma, ablación, deformación estructural y desequilibrio químico. Para capturar estos fenómenos de manera precisa y eficiente, nos hemos dedicado a realizar importantes mejoras en el flujo de trabajo, las capacidades de modelado físico y los valores numéricos del solucionador.

A medida que los objetos comienzan a viajar más rápido que Mach 5, comienzan a ocurrir fuertes gradientes de choque y pueden plantear dificultades en la simulación numérica, lo que lleva a una convergencia lenta y/o soluciones no físicas. Para ayudar a capturar con precisión estos choques, introdujimos nuevos valores numéricos adaptables al solucionador basado en la densidad que puede resolver y capturar choques en flujos tan altos como Mach 20. Para flujos de Mach 30 y superiores, se mejoró el tratamiento de las fuentes de reacción en la densidad- El solucionador basado ha resultado en aceleraciones de hasta 5X. Estas mejoras se pueden combinar con algunas de las nuevas capacidades físicas para generar resultados extremadamente sólidos y precisos.

Algunas capacidades de física que Fluent ha ofrecido a través de funciones definidas por el usuario o la interfaz de usuario de texto ahora se han integrado en la interfaz, y se han introducido muchas capacidades nuevas, que incluyen:

• + Una nueva capacidad de no equilibrio termodinámico incorporada que utiliza un modelo de dos temperaturas
• + Un flujo de trabajo incorporado para la recesión de la pared para modelar la ablación de la superficie que aprovecha la malla dinámica
• + La curva del coeficiente NASA-9 se ajusta a las propiedades del material
• + Modelo de pared deslizante parcial para flujos enrarecidos

 

Construir estas capacidades físicas directamente en la interfaz gráfica de usuario (GUI) de Fluent es uno de los muchos pasos que estamos tomando para optimizar las simulaciones aerodinámicas de alta velocidad. Para agilizar y automatizar todo el flujo de trabajo, desde la creación de mallas hasta el posprocesamiento, lanzaremos un nuevo espacio de trabajo en nuestro próximo lanzamiento, 2022 R1. Estén atentos para obtener información sobre el nuevo espacio de trabajo de Fluent Aero que automatiza la creación de condiciones de vuelo paramétricas y utiliza los últimos avances de convergencia y solucionador de Fluent para estas aplicaciones.

 

Interactúe con esta cápsula de reentrada hipersónica que se simuló en Ansys Fluent utilizando el nuevo modelo de ablación de superficie incorporado.

 

Aumento de la productividad para cada ingeniero

Con cada versión, nuestro objetivo es continuar mejorando la productividad de los ingenieros que utilizan nuestro software. Este año, hemos realizado mejoras desde la reducción del tiempo de lectura en un archivo de caso hasta la introducción de un flujo de trabajo optimizado para analizar y escuchar las señales de presión acústica de su simulación CFD.

• + Algunas de las mejoras de productividad y usabilidad de las que todos los usuarios pueden beneficiarse incluyen:Creación automatizada de informes de simulación para generar un PDF o HTML de visualización de datos con monitores o gráficos integrados en una sola pestaña
• + Adición de más mapas de color, comportamiento de iluminación mejorado y representación de materiales sólidos
• + Informes inmediatos de valores de posprocesamiento con capacidades de sonda interactiva
• + Aceleraciones 10X para leer en archivos de casos grandes con miles de zonas
• + Eliminación de características de gráficos automatizados al rotar o hacer zoom sobre un modelo para mejorar la interactividad
• + Mallado de patrones avanzado con capacidades de rotación y traducción para aplicaciones como baterías
• + Una solución optimizada para el análisis de señales de presión acústica directamente dentro de Fluent utilizando las técnicas avanzadas de análisis acústico de Ansys VRXPERIENCE Sound