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Aggiornamenti del CFD Module
Per gli utenti del CFD Module, la versione 6.1 di COMSOL Multiphysics® offre una nuova interfaccia Detached Eddy Simulation, la possibilità di utilizzare modelli di turbolenza di Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) in domini porosi e interfacce per la modellazione del trasporto e delle reazioni delle specie chimiche in combinazione con flussi ad alto numero di Mach. Per saperne di più, continuate a leggere.
Interfaccia Detached Eddy Simulation
Una nuova interfaccia Detached Eddy Simulation (DES) formula un metodo ibrido tra RANS e simulazione large eddy (LES), dove RANS viene utilizzato nello strato limite e LES altrove. Il vantaggio di questo metodo è che richiede una mesh dello strato limite meno densa rispetto a una LES pura. Ciò riduce notevolmente il fabbisogno di memoria e il tempo di calcolo durante la risoluzione delle equazioni del modello. In alcuni casi, questo miglioramento delle prestazioni di calcolo si ottiene con un impatto minimo sull'accuratezza. L'interfaccia DES combina il modello di turbolenza Spalart-Allmaras con i modelli LES: residual-based variational multiscale (RBVM), residual-based variational multiscale with viscosity (RBVMWV) o Smagorinsky. Il trattamento delle pareti per Spalart-Allmaras è a basso numero di Reynolds o automatico.
Flusso sopra un ostacolo. (La direzione principale è da sinistra a destra). Le aree rosa vicino alle pareti solide (in alto e in basso) utilizzano automaticamente il modello di turbolenza Spalart-Allmaras, mentre altrove viene utilizzato LES.
Modelli di turbolenza RANS in domini porosi
Molti sistemi prevedono la combinazione di domini aperti e porosi, come i filtri e i catalizzatori. Per questi sistemi, è spesso vantaggioso utilizzare modelli di turbolenza RANS sia nel dominio aperto che in quello poroso. Nell'elenco Porous medium turbulence model sono ora disponibili tre opzioni di formulazione: Nakayama-Kuwahara, Pedras-de Lemos e Default (che combina gli altri due modelli). Questa funzione è ora disponibile nelle seguenti interfacce:
- Turbulent Flow, k-ε
- Turbulent Flow, Realizable k-ε
- Turbulent Flow, Low Re k-ε
- Turbulent Flow, k-ω
- Turbulent Flow, SST
- Turbulent Flow, v2-f
Interfacce per flussi reattivi ad alto numero di Mach
La possibilità di modellare il trasporto e le reazioni di specie chimiche in combinazione con il flusso ad alto numero di Mach è ora disponibile sia per soluzioni concentrate che diluite. Nel ramo Chemical Species Transport del Model Wizard, le interfacce High Mach Number Reacting Flow contengono due varianti che combinano il flusso completamente comprimibile con l'interfaccia Transport of Diluted Species o con l'interfaccia Transport of Concentrated Species (che richiede una licenza per il Chemical Reaction Engineering Module). Queste interfacce sono tipicamente utilizzate per la modellazione del trasporto e delle reazioni in fase gassosa. Inoltre, con questa nuova funzionalità è possibile gestire complessi meccanismi di reazione chimica utilizzando la funzione Chemistry disponibile nel Chemical Reaction Engineering Module.
Materiali multifase per gli accoppiamenti a flusso multifase
Per gli accoppiamenti multifisici Two-Phase Flow, Level Set, Two-Phase Flow, Phase Field e Three-Phase Flow, Phase Field, è ora possibile includere le proprietà effettive dei materiali da un nodo Multiphase Material, con regole di miscelazione incorporate. Ciò è particolarmente efficiente quando si accoppiano queste interfacce multifisiche con altre fisiche, come il trasferimento di calore o l'elettrostatica, poiché il materiale multifase utilizzerà le regole di miscelazione appropriate per le proprietà dei materiali non fluidi. Nelle versioni precedenti, questo richiedeva la scrittura di espressioni definite dall'utente basate sulla frazione di volume di ciascuna fase fluida per calcolare le proprietà effettive del materiale utilizzate in ciascuna interfaccia fisica.
Interfaccia liquido-aria in un modello Taylor cone. Un liquido viene spostato dalle forze elettrostatiche causate da un campo elettrico che agisce sulla sottile interfaccia fluido-fluido. La permittività relativa utilizzata nelle interfacce_ Electrostatics _è calcolata da un materiale multifase.
Nuova interfaccia Level Set in Porous Media
La nuova interfaccia Level Set in Porous Media include una funzionalità Porous Medium che può collegarsi alla definizione di porosità fornita nel nodo Porous Material. Questa funzionalità è disponibile anche nell'interfaccia Level Set e nell'interfaccia multifisica Brinkman Equations, Two-Phase Flow, Level Set. Visualizzate queste funzionalità nel nuovo tutorial Resin Transfer Molding of a Wind Turbine Blade.
Gruppi di proprietà dei materiali anelastici non newtoniani
Sono stati aggiunti gruppi di proprietà del materiale dedicati per tutti i modelli anelastici non newtoniani disponibili. Ogni gruppo di proprietà del materiale contiene tutti i parametri del materiale necessari e l'espressione della viscosità apparente. Prende la velocità di taglio da un'interfaccia Fluid Flow per definire la viscosità dinamica del fluido mediante una regola di sincronizzazione. Pertanto, un modello non newtoniano anelastico può essere selezionato direttamente aggiungendo il gruppo Material Properties corrispondente come sottonodo a un nodo materiale.
Prestazioni migliorate per simulazioni CFD
Il metodo Gauss-Seidel ad accoppiamento simmetrico (SCGS), utilizzato da molte applicazioni CFD, è stato migliorato grazie a migliori impostazioni predefinite. In molti casi, ciò consente di ridurre del 30% il tempo di CPU. Inoltre, il requisito di memoria per i solutori multigrid nel cluster computing è stato ridotto fino al 25%.
Flusso bifase disperso con trasporto di specie
La capacità di modellare il trasporto di specie chimiche e le reazioni nel flusso bifase è notevolmente migliorata dalla nuova interfaccia Dispersed Two-Phase Flow with Species Transport. Questa nuova interfaccia multifisica descrive il trasporto di specie chimiche tra due fasi costituite da gocce di liquido o bolle di gas in una fase liquida continua. La funzionalità può essere utilizzata per modellare processi di separazione, come le estrazioni liquido-liquido e lo scrubbing umido dei gas di scarico di processo. Tali sistemi bifase sono comuni sia nell'industria chimica di base che in quella fine.
Accoppiamento multifisico Thin Barrier
L'interfaccia Multiphase Flow in Porous Media contiene un nuovo accoppiamento multifisico, Thin Barrier. Questa funzionalità è opzionale e consente di aggiungere uno strato sottile che agisce come resistenza per i campi di flusso di tutte le fasi, senza dover effettuare la mesh dello spessore dello strato.
Funzioni a parete termica migliorate per la dissipazione viscosa
Nell'accoppiamento Nonisothermal Flow, sotto le impostazioni Heat Transfer Turbulence, è disponibile una nuova impostazione Thermal wall function per i modelli di turbolenza RANS. Sono disponibili due opzioni: Standard, adatta alla maggior parte delle configurazioni, e High viscous dissipation at wall, che tiene conto della dissipazione viscosa nello strato limite. Ciò è necessario per ottenere risultati accurati in caso di flusso interno ad alta velocità, soprattutto per percorsi stretti o se il fluido è molto viscoso.
Tutorial nuovi e aggiornati
La versione 6.1 di COMSOL Multiphysics® introduce nel CFD Module tutorial nuovi e aggiornati.
Resin Transfer Molding of a Wind Turbine Blade
Titolo in Application Library:
rtm_wind_turbine_blade
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Fluid–Structure Interaction on a Sports Car Door
Titolo in Application Library:
sports_car_fsi
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Transonic Flow over the ONERA M6 Wing
Titolo in Application Library:
onera_m6_wing
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Large Eddy Simulation of a 3D Hill Geometry
Titolo in Application Library:
les_3d_hill
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Three-Phase Mixer (richiede Mixer Module)
Titolo in Application Library:
three_phase_mixer
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