产品介绍

DFCD-RhoFLOW

DFCD-RhoFLOW基于有限体积法的可压缩流动进行仿真计算,DFCD-RhoFLOW的非平衡化学及热力学流的双温模型,经过标模和大量实际工程验证,使得DFCD-RhoFLOW对高超声速流动的仿真具有极高的精度和可靠性。并具备6DOF和嵌套网格功能。

技术特点:

采用C/C++语言进行软件主体架构及核心求解器的开发、通过python脚 本进行程序功能的拓展并以python脚本作为参数配置文件、支持任意类型的非结构网格(传统非结构,蜂窝、笛卡尔等多面体网格)、高鲁棒性的嵌套网格算法、全隐式迭代算法、零方程、一方程、两方程湍流模型及大涡模拟湍流模型等。其中6DOF模块可独立运行进行6DOF弹道仿真计算,也可与流动模块和嵌套网格模块耦合进行多体运动(外挂物投放、级间分离、弹射救生等)的流场动态仿真计算。模块介绍如下:

界面
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流体动力学模块

DFCD-RhoFLOW采用基于密度的有限体积法和高阶差分格式求解Navier-Stokes方程,可精确预测亚音速、跨音速、超音速和高超音速流动。流体模块下列突出特点:

  1. 定常和非定常计算
  2. 空间格式为Roe格式、AUSM系列格式、Van-Leer迎风通量分裂格式
  3. 采用Barth-Jespersen、Venkatakrishnan通量限制器将格式扩展到高阶精度
  4. 时间积分格式采用显式多步龙格库塔法、点隐式格式和全隐式格式
  5. 湍流模型有:
    1. 高雷诺数k-ε湍流模型(考虑壁面方程)
    2. 低雷诺数k-ε湍流模型
    3. Balwin-Lomax 湍流模型
    4. Spalart-Allmaras湍流模型
    5. Menter Shear Stress Transport (SST) 湍流模型
    6. 分离涡模拟(DES, DDES, IDDES)
    7. 大涡模拟(Large Eddy Simulation)

支持任意类型非结构网格,包括传统非结构网格,蜂窝、笛卡尔等多面体网格

嵌套网格(重叠网格)模块

采用嵌套网格模块处理挖洞和网格系统中不同块的数据交换。该模块的显著特点:不同物体分别生成网格,组装成嵌套网格系统通过图形界面输入参数,求解器自动执行挖洞、搜索等算法,无需复杂嵌套关系的定义。

高效、高鲁棒性的Donor Cell搜索算法允许用户设置数据交换层以原理流动梯度较大区域,提高差值精度,允许用户设置洞边解插值网格单元层数,基于最小距离进行洞边界优化距离反比加权平均等鲁棒性较好的一阶精度、及精度更高的二阶精度插值算法以满足不同的需求。

静/动气动弹性模块

随着计算能力的提高,CFD/CSD耦合模拟从实用的角度来看更加可行,CFD在航空航天工业载荷和动力学小组中的应用不断增加。与此同时,颤振认证正成为一项越来越具有挑战性的任务,因为工程师必须了解和量化先进飞机设计在跨声速状态下的气动弹性行为。这种情况产生了对验证工作的强烈需求,并产生了关于各种计算气动弹性模拟方法的专有技术。

DFCD-RhoFLOW采用了松耦合技术,从而实现了静/动气动弹性仿真。

多学科

多学科

  

DFCD-FSI流程图

DFCD-FSI流程图

  

羽流模块

采用 CFD(NS方程/Burnett方程)-DEM(离散单元法) 耦合的方法对羽流尘埃的气体-颗粒两相流系统进行数值模拟,可以预测羽流与尘埃颗粒的气-固两相流场,分析气相流场特征包括压力场、温度场、速度场等特征,并针对粒子尺度信息包括粒子的运动轨迹、颗粒间的碰撞、颗粒受力情况以及粒子相与气相相互作用过程,粒子相与壁面相互作用等,进行深入分析。

离散建模是将离散单元法与计算流体力学(DEM-CFD)相结合,利用基于局部平均原理的Navier-Stokes方程(稀薄区采用前述Burnnett方法)求解牛顿第二运动定律和流体流动,计算单个颗粒的运动,将牛顿第三运动定律的原理应用于离散颗粒和不同尺度的流体,实现了DEM与CFD的耦合。这种方法是在过去几年发展起来的。

气动光学模块

DFCD-RhoFLOW具有物理光学(气体密度对折射率的影响)、几何光学(头罩温度梯度对折射率的影响)、成像质量评估和几种高级湍流模型。DFCD-RhoFLOW还耦合辐射传热模块,使其能够研究气动-气动热-辐射热-光学的影响。

刚体力学模块

采用六自由度(6-DOF)模块求解刚体运动。六自由度模块(6-DOF)可独立运行进行弹道计算,也可与N-S流动求解器耦合进行相对运动物体间的动态气动仿真计算,如外挂物投放、高速飞行器级间分离、弹射救生等。6-DOF模块的显著特点如下:

  1. 基于Etkins原理的刚体运动方程
  2. 独立运行进行弹道仿真计算
  3. 与流动求解器完全耦合,进行多体运动非定常动态仿真计算
  4. 允许用户指定与时间或者距离相关的点力,用五阶多项式或函数表示
  5. 允许用户指定约束和模型的相关性
  6. 允许用户指定模型的先后顺序
指定运动模块

RhoFLOW采用指定运动模块模拟已知或指定的运动。模块与N-S方程流动求解器耦合进行物体相对运动时的气动力特性分析。

  1. 与流动求解器完全耦合
  2. 通过五阶多项式、正弦和余弦多项式,或者时间函数指定位移、速度或者加速度的变化
  3. 可在惯性坐标系或者体坐标系上定义运动模型,例如,可在6DOF运动的飞行器上定义舵面的运动
  4. 运动模型可以具有相互关联和先后次序
  5. 通过图形界面定义输入和输出
共轭换热计算模块

将流动方程(N-S方程)与结构传热方程联立求解,即全耦合来进行共轭换热计算,同时也具备接口,可与其它结构传热程序进行紧耦合或松耦合计算。控制级别的全耦合共轭换热计算具备它结构传热程序耦合计算的接口。