Altair 流体分析解决方案

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。

Altair CFD产品——AcuSolve

一、软件简介

1、AcuSolve 是一款快速、稳健、精确的基于有限元的通用CFD求解器。 

2、AcuSolve产品模块包括        

• 前处理器-AcuConsole

• 求解器-AcuSolve

• 后处理-AcuFieldView、HyperView等 

3、AcuSolve产品特色

üAcuSolve是市场上唯一一款基于纯粹有限元法（GLS）的通用CFD求解器。可求解大多数工程问题。

ü基于有限元法相比与目前许多基于有限体积法的CFD求解器来说，获得同样的求解精度所需网格质量要低，多网格质量和拓扑不敏感。

üAcuSolve基于有限元的特点使得它对全非结构网格仍保持着高度的精确性。

üAcuSolve采用耦合求解器，传热计算直接求解焓方程，提高收敛的稳定性和精度

üAcuSolve界面友好，尽可能减小了用户所需要的操作数，参数少，易操作，且大多数问题在第一次尝试便可计算。

üAcuSolve对网格的兼容能力很强，即使网格质量欠佳，AcuSolve仍能保持良好的收敛性，很不容易发散。

üAcuSolve可以和HyperWorks诸多模块无缝集成，进行多物理场分析。例如+HyperStudy进行形状优化；+OptiStruct单向流固耦合；+Radioss双向流固耦合；+MotionSolve进行多体动力学耦合。

 

二、软件主要模块功能

1. AcuSolve前处理器——AcuConsole简介

ü支持大多数CAD几何文件格式和其它网格文件，如Hypermesh 面网格或体网格。第三方网格，Fluent(.msh),ICEM(.uns)等等。

ü包括全局网格划分、区域网格划分、面网格、线网格、外推网格和边界层网格等丰富的网格划分手段。

ü操作界面友善。拥有数据设置管理面板，十分便于避免多余设置或遗漏设置。

ü支持脚本批处理划分网格

 

2. AcuSolve后处理器——AcuFieldView简介

üAcuFieldView是与Intelligent Light公司合作专门为处理AcuSolve计算数据的后处理软件，拥有FieldView的所有功能。

üFieldview是计算的流体力学(CFD)世界中最受欢迎的后处理器；它在整个世界有超过500个大型组织在使用该软件作流体后处理分析。

üFieldview是通用流体力学后处理系统,是计算流体力学专用的后处理工具，强大的功能使工程及研发人员完整的表达模型内流场以及物理行为，而友善的操作界面，使用者能快速的上手并轻易完成整个后处理工作。

ü可以实现网络客户端远程后处理，而不必上传/下载大模型数据。

 

3. AcuSolve求解器简介

ü高分辨率的外流及内流问题。如汽车空气动力学特性分析，风力机叶片模拟，座舱内流分析等。

ü丰富完善的热分析功能，涵盖热传导，对流换热，封闭辐射，太阳辐射等等所有热传递方面。还有多层热壳单元，各向异性导热系数等等众多技术处理复杂的传导、对流、辐射等热分析问题。如手机热分析，散热片流动模拟，座舱热舒适性模拟等等。

ü可以模拟组分混合问题。如燃气轮机的燃气混合，搅拌器搅拌问题等等。

ü具有VOF自由液面多相流模型。

ü可求解多物理场问题，如刚体运动，流固耦合等。AcuSolve具有实际流固耦合（P-FSI）和直接流固耦合（DC-FSI）两大流固耦合功能。如风力机叶片风力下发生弯曲，机翼颤振等。

ü可以用于噪声计算，计算声源附近噪声大小。

ü强大的动网格技术。如ALE任意网格运动适用于大变形计算，旋转滑移网格等等。

 

三、AcuSolve在热分析中的运用

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

nAcuSolve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

u8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

nAcuSolve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

lBoussinesq：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

 

 

机箱的强迫对流冷却