AcuSolve热分析

Altair Engineering, Inc. 是世界领先的工程设计技术开发者，同时，也是一家具有全球深厚工程技术底蕴的优秀CAE工程咨询公司。Altair公司在CAE建模、有限元分析、可视化、结构优化和过程自动化等领域的软件产品始终站在技术的最前沿，为全球客户提供最先进的产品工程解决方案，引领工程技术的世界潮流。

AcuSolve是Altair最强有力的计算流体力学CFD工具。AcuSolve的稳健、可扩展的求解器技术向用户提供了大量的物理模型，包括流动、传热、湍流、非牛顿流体等。这些已验证的物理模型应用在非结构网格上展示出很高的精度。这意味着用户采用更少的时间来建立网格模型，可以有更多的时间专注于产品设计上。AcuSolve的图形化前处理模块AcuConsole可以快速的完成模型设置和生成网格；采用图形化交互模式操作，也支持批处理脚本模式。AcuSolve的后处理采用AcuFieldView模块，来自Intelligent Light公司的OEM版本；提供了客户端-服务器端的并行交互模式，支持批处理进行数据后处理。

一． AcuSolve热分析

AcuSolve具有十分完善的热分析模块，包含了丰富的物理模型。针对纳维斯托克斯方程组和焓输运方程（对流扩散方程）的求解，AcuSolve提供了两种求解策略: 当流动受温度场影响不显著时采用去耦求解；在温度场对流动影响显著的情况下，如密度随温度变化的理想气体、自然对流问题等，则采用耦合求解。AcuSolve支持以下热分析：

ü 固体的热传导

n 提高换热效率的措施：使用长而细的导体；使用复合材料、纳米材料

n AcuSolve支持多种方法定义各向异性：常数、曲线拟合、自定义函数

ü 固体/流体共轭传热

n 流体区：CFD

n 固体区：热传导

ü 封闭辐射

n 面和面之间的辐射换热：当温差很大时必须考虑

n 计算策略

u 前处理步骤：用半球体算法 (Hemicube Algorithm) 计算视角因子

u 将辐射热流项 (基于视角因子) 加入焓输运方程一同求解

n 支持多核并行计算

n 封闭辐射模型仅适用于流体介质：流体侧、流固交界面

ü 太阳辐射

n 太阳光子作用于物体表面

u 太阳以电磁光谱形式发射出的辐射能量

n 太阳辐射建模：光线追踪算法 (Ray Tracing Algorithm)

u 用Monte Carlo方法计算每个面上的交换因子和太阳辐射热流

u 将太阳辐射热流项加入焓输运方程一同求解

ü 热壳模型 (Thermal Shell)

n 厚度接近于零的固体材料

u 从几何上说，由于厚度尺寸太小，一个单元中相对的节点对的坐标相同

n 单元类型要求

u 8节点砖形，或6节点棱柱形

u 平行面的单元拓扑必须一致

n 壳单元仅用在求解温度和网格位移方程时，被其他方程忽略

n AcuSolve中的热壳模型

u 不限层数

u 厚度可变

u 多种材料

ü 自然对流

n 考虑流体重力作用

n 物性参数不再是常数，而是随温度变化的函数

u 密度：Boussinesq模型和理想气体模型

l Boussinesq：只有Body Force项考虑密度变化

l 理想气体：动量方程的所有项均考虑密度变化

u 比热、粘滞系数、热传导率等

ü 强制对流：风扇建模方法

n 移动参考坐标系法 (Moving Reference Frame)：适用于稳态计算

u 转动体随坐标系移动

u 实质上是坐标的转动，网格相对静止，不需要更新

n 滑动网格法 (Sliding Mesh)：适用于瞬态计算

u 网格运动

u 动静交界面上，各变量做插值计算