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Exa PowerFLOW 5.3c

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  • 分类: CAE分析
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  • 上架时间: 2018-06-10 10:51:48
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PowerFLOW背后的核心技术:Exa基于格子波尔兹曼方法的物理方法

传统的CFD方法都是从Navier-Stokes方程开始,N-S方程是一组描述流体流动行为的偏微分方程。这组方程是封闭的(至少对于大多数实际的流体问题),问题是它们非常复杂、高度非线性、由多个自由度定义,因此这组方程从根本上是不可能被直接求解的,除非是一些非常简单的流动问题。多年以来,使用传统方法的问题不是来自于N-S方程本身,而是来自于使用数值分析技术来得到近似解的方法.

Exa的PowerFLOW软件用于求解流体问题的理论方法和所有其他的商业CFD软件都有明显的区别。主要的不同在于传统的CFD方法基于连续介质假定,用数学方法描述流体问题(N-S方程);Exa的数字化物理在一个更基础的动力学层面,用离散的波尔兹曼方程模拟流体。波尔兹曼方程描述的是粒子分布函数的动力学.

用这种办法模拟流体有非常多的优点。首先,使用动力学描述,物理模型更简单,还能比N-S方程应用的范围更普遍。物理模型更简单的原因是它仅限于捕捉粒子或者粒子微团的动力学行为,而不用艰难地求解非线性偏微分方程。这种介观描述的应用范围也更普遍,因为在这个层面求解粒子的相互运动,可以更精确地模拟更复杂的流体现象,应用到更广范围的时间和空间尺度内,也可以模拟多相流或者多种类型的流体。理论上讲,N-S方程是波尔兹曼方程在特定的时间和空间尺度下的一种近似.

然而,完整地重现微观粒子所有的动力学行为的计算量非常巨大,几乎无法实现。类似地,求解连续的波尔兹曼方程也是不现实的。解决问题的思路就转为研究一种新的方法,目标是建立一种介观动力学的简化形式,同时包含足够多的物理机制以准确表现宏观现象。这就是PowerFLOW使用的数字化物理方法的基本思想,也被称为格子波尔兹曼方法(LBM).

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