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LBM&PowerFLOW簡介

時間:2023-04-21 15:08:12    來源:軟服之家    


(資料圖片僅供參考)

LBM:格子玻爾茲曼法Lattice Boltzmann Method格子玻爾茲曼法(Lattice Boltzmann Method)簡稱LBM,是一種CFD算法,可求解流動、傳熱等常見CFD問題。LBM基于格子玻爾茲曼方程(LBE),從介觀尺度(mesoscope)描述了流體運動。LBE的通用表達形式為:式中,左邊為遷移項(streaming term),右邊為碰撞項(collision term),fi 為粒子分布函數(shù)。對粒子分布函數(shù)進行積分處理,可得流體密度、宏觀流體速度、流體壓力等宏觀物理量。目前市場主流還是FVM(有限體積法),LBM應用雖然相對較少但呈現(xiàn)上升態(tài)勢,特別是氣動聲學等對湍流計算準確性要求較高的領域。PowerFLOWPowerFLOW是EXA公司開發(fā)的基于LBM的CFD仿真軟件。在2017年,達索系統(tǒng)收購EXA后,PowerFLOW正式并入達索系統(tǒng)SIMULIA產(chǎn)品線。得益于多年不斷地更新和進步,PowerFLOW已是成熟穩(wěn)定的基于LBM的商用軟件,其主要應用于空氣動力學性能分析、氣動噪聲分析、熱管理等領域。PowerFLOW汽車氣動仿真

PowerFLOW的飛行器噪聲仿真

相對于FVM,LBM的優(yōu)勢:01湍流計算準確性更好

FVM常用離散格式均存在不同程度的數(shù)值耗散。LBM的數(shù)值耗散不明顯,湍流計算效果更好。

02并行性能更好

由于LBM是線性方程,且各個部分耦合較弱,其并行性能更優(yōu),且適合于GPU運行。

達索系統(tǒng)官方測試結果(來源:blog.3ds.com/brands/simulia/accelerating-concept-design-PowerFLOW/)

03前處理更簡單LBM的空間離散單元為格子,其空間離散形式為類似于笛卡爾網(wǎng)格的六面體。LBM的前處理無需進行邊界層網(wǎng)格劃分工作,可顯著節(jié)約手動工作量。對于PowerFLOW的前處理,僅需要STL格式曲面定義固體表面及網(wǎng)格加密區(qū)域即可,其空間離散在求解階段在后臺進行處理。達索系統(tǒng)官方基于項目經(jīng)驗,對PowerFLOW前處理開發(fā)了各行業(yè)的自動化腳本。

基于PowerFLOW的汽車外氣動仿真前處理流程

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