Altair：AltairAcuSolve计算流体动力学分析技术教程.docx

PAGE1

PAGE1

Altair：AltairAcuSolve计算流体动力学分析技术教程

1AltairAcuSolve概述

AltairAcuSolve是一款由Altair公司开发的高级计算流体动力学(CFD)软件，它利用先进的数值方法和并行计算技术，为用户提供精确、高效的流体动力学分析解决方案。AltairAcuSolve支持多种物理模型，包括但不限于湍流模型、传热模型、多相流模型等，适用于航空航天、汽车、电子、能源等多个行业。

1.1特点

并行计算能力：AltairAcuSolve采用高度并行化的算法，能够充分利用多核处理器和分布式计算资源，显著缩短大型复杂问题的求解时间。

自适应网格技术：软件内置的自适应网格技术能够根据流场的变化自动调整网格密度，确保计算精度的同时减少计算资源的消耗。

广泛的物理模型：除了基本的流体动力学模型，AltairAcuSolve还提供了丰富的物理模型，如化学反应、声学、电磁学等，满足不同领域的分析需求。

2计算流体动力学(CFD)基础

计算流体动力学(CFD)是利用数值方法求解流体动力学方程组，以预测流体流动、传热和相关物理现象的学科。CFD的核心是求解纳维-斯托克斯方程，这是一组描述流体运动的偏微分方程。

2.1纳维-斯托克斯方程

纳维-斯托克斯方程描述了流体的动量守恒和质量守恒，对于不可压缩流体，方程可以简化为：

?

?

其中，u是流体速度，p是压力，ρ是流体密度，ν是动力粘度，f是体积力。

2.2湍流模型

湍流是流体动力学中的一种复杂现象，其特征是流体运动的不规则性和随机性。在CFD中，通常使用湍流模型来简化湍流的计算。常见的湍流模型包括：

k-ε模型：这是一种两方程模型，通过求解湍动能k和湍动能耗散率ε的方程来预测湍流。

雷诺应力模型(RSM)：这是一种更复杂的模型，能够更准确地预测湍流的各向异性，但计算成本较高。

2.2.1示例：k-ε模型的求解

在AltairAcuSolve中，可以通过以下方式设置k-ε湍流模型：

#设置湍流模型为k-ε

AcuSolve::Solver::TurbulenceModel=k-epsilon

#设置湍动能和耗散率的初始条件

AcuSolve::InitialCondition::k=0.01

AcuSolve::InitialCondition::epsilon=0.001

#设置湍动能和耗散率的边界条件

AcuSolve::BoundaryCondition::k::inlet=0.01

AcuSolve::BoundaryCondition::epsilon::inlet=0.001

2.3传热模型

传热是CFD分析中的一个重要方面，涉及到热传导、对流和辐射三种传热方式。在AltairAcuSolve中，可以通过设置传热模型来预测流体的温度分布。

2.3.1示例：对流-扩散方程的求解

对流-扩散方程是描述传热的基本方程之一，其形式如下：

?

其中，T是温度，α是热扩散率，Q是热源。

在AltairAcuSolve中，可以通过以下方式设置传热模型：

#设置传热模型

AcuSolve::Solver::HeatTransferModel=convection-diffusion

#设置温度的初始条件

AcuSolve::InitialCondition::temperature=300

#设置温度的边界条件

AcuSolve::BoundaryCondition::temperature::inlet=300

AcuSolve::BoundaryCondition::temperature::outlet=350

2.4多相流模型

多相流是指流体中同时存在两种或两种以上相态的流动，如气液两相流、固液两相流等。在AltairAcuSolve中，可以通过设置多相流模型来预测不同相态之间的相互作用。

2.4.1示例：气液两相流的模拟

在AltairAcuSolve中，气液两相流可以通过以下方式设置：

#设置多相流模型

AcuSolve::Solver::MultiphaseModel=VOF

#设置气液两相的属性

AcuSolve::Material::gas::density=1.225

AcuSolve::Material::gas::viscosity=1.81e-5

AcuSolve::Material::liquid::density=1000

AcuSolve::Material::liquid::viscosity=1e-3

#设置气液两相的初始条件

AcuSolve::InitialCondition::VOF: