Simerics介紹

Simerics是Simerics公司繼專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)機(jī)械CFD模擬軟件PumpLinx之后，推出的一款通用三維工程流體分析軟件。Simerics秉承PumpLinx獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將CFD工具的應(yīng)用范圍拓展到了更多的工程領(lǐng)域，特別適合分析以下方面的工程流體問(wèn)題。

• 內(nèi)流/外流

• 層流/湍流

• 空化/VOF多相流；

• 可壓/不可壓；

• 亞音速/超音速；

• 穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)；

• 導(dǎo)熱/對(duì)流傳熱/輻射；

• 旋轉(zhuǎn)/平動(dòng)等運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

Simerics公司是一家針對(duì)用于流體機(jī)械和系統(tǒng)虛擬仿真的CFD（計(jì)算流體力學(xué)）軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，市場(chǎng)推廣以及技術(shù)支持的公司，專(zhuān)注于向各領(lǐng)域制造廠商提供能夠幫助減少實(shí)際物理試驗(yàn)成本并增強(qiáng)對(duì)自身產(chǎn)品深度認(rèn)識(shí)的軟件工具。Simerics 公司充分利用仿真技術(shù)領(lǐng)域的最新優(yōu)勢(shì)，為廣大用戶(hù)提供兩大最先進(jìn)的CFD軟件工具：Simerics-MP? 和Simerics-MP+?。Simeics公司團(tuán)隊(duì)由相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家和工程師組成，人員具備計(jì)算流體力學(xué)，計(jì)算幾何學(xué)和軟件工程學(xué)等方面最先進(jìn)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，旨在為各領(lǐng)域客戶(hù)提供最創(chuàng)新和最優(yōu)質(zhì)的仿真解決方案。

Simerics-MP/MP+功能介紹
（1）Simerics-MP: 全領(lǐng)域流體應(yīng)用仿真軟件

Simerics-MP 具備核心的三維CFD計(jì)算能力和物理模型，從而能夠精確仿真各類(lèi)流體應(yīng)用問(wèn)題，包括單相流/多相流，湍流，空化/氣化，熱傳導(dǎo)/質(zhì)量傳遞，顆粒，流固耦合及多組分混合等。Simerics-MP 內(nèi)部嵌入了最完整的物理模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)流體模型地快速生成和仿真以及精確預(yù)測(cè)。在基于MPI（多機(jī)分布式）并行的情況下，還可達(dá)到更高的求解速度。同時(shí)，軟件還能實(shí)現(xiàn)在微觀尺度建立并反映復(fù)雜模型的細(xì)節(jié)。
  

（2）Simerics-MP+：高級(jí)行業(yè)應(yīng)用仿真軟件
Simerics-MP+ 在具備了Simerics-MP所有功能的基礎(chǔ)上，又增加了許多高級(jí)應(yīng)用模塊，包括一體化設(shè)置流程，針對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的自動(dòng)網(wǎng)格生成和網(wǎng)格再劃分，以及數(shù)據(jù)自定義等功能。同時(shí)，Simerics-MP+ 的所有模塊都包含了針對(duì)各行業(yè)應(yīng)用的特定仿真模板，能夠覆蓋各領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)問(wèn)題。各個(gè)應(yīng)用方向如下：

• Simerics-MP+ for Marine：針對(duì)船舶領(lǐng)域應(yīng)用
• Simerics-MP+ for Vehicle：針對(duì)汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用
• Simerics-MP+ for Turbo：針對(duì)透平機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用 
• Simerics-MP+ for PD：針對(duì)容積式機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用
• Simerics-MP+ for Valves：針對(duì)閥門(mén)領(lǐng)域應(yīng)用
• Simerics-MP+ for Systems：針對(duì)系統(tǒng)仿真領(lǐng)域應(yīng)用 
• PumpLinx：針對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用

（3）與CAD軟件的整合：將Simerics先進(jìn)的CFD仿真分析功能嵌入到參數(shù)化CAD工具中，從而開(kāi)發(fā)出了相應(yīng)的軟件產(chǎn)品，如下：

• Orca 3D Marine CFD：與船舶領(lǐng)域?qū)I(yè)設(shè)計(jì)軟件Orca 3D進(jìn)行整合
• Cero Flow Analysis：與PTC公司設(shè)計(jì)軟件Cero進(jìn)行整合
• Simerics MP for Solidworks：與達(dá)索公司設(shè)計(jì)軟件Solidworks進(jìn)行整合

Simerics的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

Simerics獨(dú)特的網(wǎng)格技術(shù)

Simerics包括一個(gè)自動(dòng)化的網(wǎng)格生成工具，它可以簡(jiǎn)潔高效地生成CFD求解器需要的高質(zhì)量網(wǎng)格。這個(gè)網(wǎng)格生成器采用了獨(dú)特的幾何等角自適應(yīng)二叉樹(shù)（geometry Conformal Adaptative Binary-tree）算法，既CAB算法。CAB算法在由封閉表面構(gòu)成的流體域內(nèi)生成笛卡爾網(wǎng)格。在靠近幾何邊界，CAB通過(guò)求交、切割等方法調(diào)整網(wǎng)格，以適應(yīng)幾何特征中的曲線(xiàn)和曲面。為了適應(yīng)關(guān)鍵性的幾何特征，CAB通過(guò)不斷的分裂網(wǎng)格來(lái)自動(dòng)的調(diào)整網(wǎng)格大小，這是利用最小的網(wǎng)格分辨細(xì)節(jié)特征的最有效方法。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的幾何模型來(lái)說(shuō)，這種基于CAB算法的笛卡爾網(wǎng)格尤其適合，即可以保證網(wǎng)格的精度，又極大地控制了網(wǎng)格的數(shù)量。

笛卡爾網(wǎng)格的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

復(fù)雜幾何體網(wǎng)格劃分

Simerics的網(wǎng)格技術(shù)特點(diǎn)可總結(jié)如下：

1) 自動(dòng)、快速的網(wǎng)格生成：用戶(hù)選擇一組封閉表面，點(diǎn)擊一個(gè)按鈕，網(wǎng)格完全自動(dòng)的生成。對(duì)于大多數(shù)工程問(wèn)題，可以在幾分鐘之內(nèi)完成網(wǎng)格劃分。

2) 精確的表達(dá)原始幾何：創(chuàng)建與曲面形狀相匹配的網(wǎng)格，可以保證準(zhǔn)確表達(dá)重要幾何特征。CAB算法也可以自動(dòng)的增加網(wǎng)格密度來(lái)更好的分辨幾何特征，用戶(hù)可以直接設(shè)置曲面的網(wǎng)格密度來(lái)直接控制網(wǎng)格質(zhì)量。

     

坦克表面網(wǎng)格劃分

3) 高質(zhì)量/高效率的網(wǎng)格：CAB通常生成更適合于高精度算法的笛卡爾六面體網(wǎng)格。對(duì)于同樣的精度水平，與四面體網(wǎng)格相比數(shù)量更少。與傳統(tǒng)的貼體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相比，笛卡爾網(wǎng)格也可用較少的網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到相同的精度。下圖展示了貼體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和Simerics中笛卡爾網(wǎng)格在對(duì)離心泵進(jìn)行CFD模擬時(shí)的結(jié)果對(duì)比。其中，左側(cè)貼體網(wǎng)格數(shù)量約為75萬(wàn)，右側(cè)笛卡爾網(wǎng)格約為39萬(wàn)。

4) 能夠容忍“爛”幾何：許多CAD曲面并不是完全貼合，它們也許有小縫隙，或者是沒(méi)有專(zhuān)門(mén)縫合在一起。如果幾何包含這樣的“爛”特征，許多網(wǎng)格生成算法會(huì)失敗，因此在生成之前，幾何必須清理干凈。CAB算法在一定程度上可以容忍“爛”幾何。對(duì)于多數(shù)情況，CAB基于“爛”幾何可以生成合理的網(wǎng)格，而精度損失是可以忽略的，從而獲得有意義的模擬結(jié)果。

     貼體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與笛卡爾網(wǎng)格結(jié)果對(duì)比

Simerics穩(wěn)健而精確的多相流模型

• 全空化模型

PumpLinx擁有工業(yè)界領(lǐng)先的無(wú)二的空化（汽蝕）模型，該模型基于A shok.Singhal和Jiang Yu等人提出的全空化模型。全空化模型是基于兩相流的模型思想，用Rayleigh-plesset方程求解氣泡變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，引入了混合密度的概念，并綜合考慮了液體的可壓縮性以及蒸汽的蒸發(fā)和凝結(jié)過(guò)程。對(duì)于非凝結(jié)氣，PumpLinx也提供了不同的子模型供用戶(hù)選擇，如固定氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可變氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、平衡態(tài)氣體溶解，揮發(fā)模型、有限速率氣體溶解，揮發(fā)模型等。

 PumpLinx空化模型的特別之處在于對(duì)特別困難的問(wèn)題，在其它軟件都失敗的情況下，PumpLinx依然可以收斂。除此之外，該空化模型不但能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)汽蝕對(duì)效率的影響，還可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)汽蝕損害可能發(fā)生的位置，當(dāng)空化效應(yīng)不可忽略時(shí)，這一能力對(duì)于許多問(wèn)題都是很重要的。

•  VOF多相流模型

PumpLinx_3.5版本已推出VOF兩相流數(shù)值模型，并在許多案例中得到成功應(yīng)用，其技術(shù)特點(diǎn)如下：嚴(yán)格遵守質(zhì)量守恒及不可壓縮項(xiàng)的體積守恒，可考慮任意項(xiàng)的可壓/不可壓特性，可采用隱式或顯式時(shí)間格式，具有高分辨率的交互面捕捉方法，內(nèi)置表面張力模型和壁面接觸模型。目前PumpLinx VOF模型已成功應(yīng)用于齒輪箱油液潤(rùn)滑，油泵自吸，溢流堰流場(chǎng)仿真，潰壩以及攪拌器內(nèi)流場(chǎng)仿真等驗(yàn)證等。結(jié)合PumpLinx的具體應(yīng)用，PumpLinx VOF模型具有如下優(yōu)勢(shì)：

• 可處理具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模型

• 可考慮微米間隙問(wèn)題

• 具備多種類(lèi)型的網(wǎng)格技術(shù)，可針對(duì)不同模型采用不同方法劃分網(wǎng)格

• 先進(jìn)的移動(dòng)/華東/變形網(wǎng)格之間的交互面技術(shù)（MGI）

• 可應(yīng)用于多種類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)機(jī)械和閥門(mén)

• 可適用于大范圍的動(dòng)壓改變

• 與實(shí)驗(yàn)值具有良好的吻合性

• 合理的計(jì)算時(shí)間，對(duì)于復(fù)雜問(wèn)題亦是如此

• 具有良好的收斂性和穩(wěn)定性。

Simerics先進(jìn)的動(dòng)/靜流體區(qū)域模擬

   CFD模擬中經(jīng)常會(huì)遇到運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)或平移）部件，如：泵、風(fēng)機(jī)、螺旋槳、液壓缸等流體機(jī)械。要準(zhǔn)確的模擬該類(lèi)問(wèn)題，需要對(duì)流體控制方程、計(jì)算網(wǎng)格等進(jìn)行相應(yīng)的處理。而且根據(jù)需要，還要考慮采用準(zhǔn)靜態(tài)或是瞬態(tài)模擬，難度較大。

Simerics結(jié)合先進(jìn)的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，可以方便的將流體區(qū)域設(shè)置為旋轉(zhuǎn)、平移等類(lèi)型（如下圖）。MGI(Mismatched Gird Interface)技術(shù)對(duì)不同流體區(qū)域（如：轉(zhuǎn)/靜區(qū)域）的邊界設(shè)置為一對(duì)交界面（interface），這種處理方式操作簡(jiǎn)便、計(jì)算精確、速度快且具有很好的穩(wěn)定性，各流體變量完全自動(dòng)地、隱式地在移動(dòng)表面上通過(guò)。

流體區(qū)域交界面

Simerics高效的求解器

Simerics求解器是在傳統(tǒng)的CFD求解器基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，將其領(lǐng)先的數(shù)值技術(shù)與Simerics專(zhuān)有算法相結(jié)合，建立了一個(gè)比其它競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更快速、更穩(wěn)健的數(shù)值模擬工具。一般來(lái)說(shuō)，在同等計(jì)算條件下，Simerics計(jì)算速度比同類(lèi)軟件快5倍左右。

Simerics完備的后處理分析技術(shù)

   Simerics作為新一代熱流體仿真工具，其界面友好性強(qiáng)，易于操作，且后處理功能完備。Simerics在進(jìn)行求解計(jì)算時(shí)可實(shí)時(shí)查看流場(chǎng)計(jì)算的各種結(jié)果，如壓力、速度、空化、溫度及等的分布，以及流線(xiàn)動(dòng)態(tài)變化、顆粒追蹤軌跡等。同時(shí)在計(jì)算過(guò)程中，Simerics也可實(shí)時(shí)定義監(jiān)測(cè)點(diǎn)或截面變量，預(yù)測(cè)壓力波動(dòng)、空化、速度矢量、等值面、流線(xiàn)圖等。此外Simerics還可以在一個(gè)界面下建立多個(gè)監(jiān)測(cè)窗口，實(shí)時(shí)查看各監(jiān)測(cè)窗口數(shù)據(jù)。Simerics動(dòng)畫(huà)制作便捷，可制作任意視角的動(dòng)畫(huà)效果，觀察分析物體內(nèi)部的流動(dòng)狀態(tài)。

Simerics典型工程應(yīng)用案例

多相流仿真應(yīng)用

多相流是在流體力學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)、物理化學(xué)、燃燒學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科，它廣泛應(yīng)用于能源、動(dòng)力、核能、石油、化工、冶金、制冷、低溫、環(huán)境保護(hù)及航天技術(shù)等許多工業(yè)部門(mén)。多相流常見(jiàn)于各種形態(tài)的兩相流，如氣液、氣固和液固等，PumpLinx可建立VOF、液固和氣固等多相流模型和基本方程組，分析各相的壓力、速度、溫度、表觀密度、懸浮物分布，研究多相流動(dòng)的壓力降、穩(wěn)定性、臨界態(tài)以及相互作用等。

油箱晃動(dòng)仿真（VOF）

混拌器內(nèi)部流場(chǎng)仿真（VOF）

泵仿真應(yīng)用

Simerics高效的網(wǎng)格生成方法可以快速完成模型復(fù)雜的泵及旋轉(zhuǎn)機(jī)械流場(chǎng)網(wǎng)格劃分。Simerics獨(dú)特的全空化模型可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)泵及旋轉(zhuǎn)機(jī)械內(nèi)部的空化現(xiàn)象。該模型特有的氣蝕損害模型（Cavitation Damage Model），可以對(duì)部件表面的損傷進(jìn)行評(píng)估，為工程師的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供合理判據(jù)。空化區(qū)域和汽蝕損害區(qū)域并不完全一致，造成損害的區(qū)域一般在空泡潰滅的區(qū)域，并與潰滅速率、氣化潛熱和過(guò)流面硬度等有關(guān)。汽蝕損傷的指標(biāo)為汽蝕損害能量（Cavitation Damage Power），單位為W，當(dāng)某區(qū)域的該值超過(guò)5 × 108W時(shí)，意味著很有可能造成汽蝕損傷。

   

離心泵空化區(qū)域與潛在汽蝕損害區(qū)域?qū)Ρ?/span>

離心泵汽蝕余量預(yù)測(cè)

軸流泵汽蝕預(yù)測(cè)與試驗(yàn)對(duì)比

風(fēng)機(jī)CFD模擬

風(fēng)機(jī)是一種非常常見(jiàn)的流體機(jī)械，風(fēng)機(jī)行業(yè)面臨非常嚴(yán)酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，要求風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足高效率、低噪音和低成本的要求，采用工程流體分析軟件Simerics可以在設(shè)計(jì)初期評(píng)價(jià)風(fēng)機(jī)的性能。Simerics不同于其它的CFD軟件，由于它網(wǎng)格生成簡(jiǎn)單、計(jì)算過(guò)程穩(wěn)健、結(jié)果分析形象直觀，受到設(shè)計(jì)人員的好評(píng)。Simerics可以對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行全面瞬態(tài)分析，而且求解速度快，可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多工況性能分析，滿(mǎn)足產(chǎn)品生命周期要求。

風(fēng)機(jī)模擬流程及性能曲線(xiàn)預(yù)測(cè)

離心風(fēng)機(jī)壓力云圖及速度剖面

油汀散熱器應(yīng)用

油汀內(nèi)的油的流動(dòng)是由于溫差作用產(chǎn)生的自然對(duì)流，油的密度、粘度、比熱以及導(dǎo)熱系數(shù)都是隨溫度變化的，在計(jì)算中都需設(shè)定為溫度的函數(shù)。Simerics可以支持多類(lèi)函數(shù)的應(yīng)用，以考慮不同狀態(tài)下物性參數(shù)變化對(duì)流體流動(dòng)和熱場(chǎng)產(chǎn)生的影響。

油汀豎直剖面溫度分布云圖

   圖所示為油汀中央豎直剖面溫度分布云圖，從圖中可以看到：油汀底部的油由于加熱裝置加熱，溫度增加，密度變小，在浮升力的作用下向油汀上方流動(dòng)，溫度會(huì)逐漸降低，在豎直方向上溫度出現(xiàn)分層。

復(fù)雜幾何體的外流CFD模擬

外流CFD分析應(yīng)用非常廣泛，如返回艙的外流、汽車(chē)和摩托車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)特性分析都是典型的外流應(yīng)用。外流應(yīng)用的一個(gè)共同特點(diǎn)是幾何外形復(fù)雜，而處理復(fù)雜外形，并且生成高質(zhì)量的網(wǎng)格正是Simerics的強(qiáng)項(xiàng)。

摩托車(chē)外流計(jì)算網(wǎng)格及湍流強(qiáng)度

汽車(chē)內(nèi)外流壓力云圖

西雅圖太空針?biāo)@流模擬

風(fēng)力發(fā)電機(jī)外流場(chǎng)模擬

高速水下航行體超空化應(yīng)用

水下航行體CFD模擬，是一個(gè)非常復(fù)雜的多相流動(dòng)問(wèn)題。魚(yú)雷在水下高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，魚(yú)雷表面附近的水因低壓而發(fā)生相變，形成覆蓋航行體大部分或全部表面的超空泡。形成超空泡之后，魚(yú)雷將在氣體中航行，由于在水中的摩擦阻力約為在空氣中摩擦阻力的850倍，因此，超空泡技術(shù)的應(yīng)用可以使水下航行體的摩擦阻力大幅減小，從而使魚(yú)雷等大尺度水下航行體的速度提高到100m/s的量級(jí)，使水下射彈等小尺度水下航行體的航速提高到1000m/s的量級(jí)。

超空化魚(yú)雷的數(shù)值模擬存在許多技術(shù)難點(diǎn)，超空泡流動(dòng)包含了非定常、可壓縮、相變、湍流等流體力學(xué)研究中比較復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)空泡流的數(shù)值模擬研究帶來(lái)了很大挑戰(zhàn)，計(jì)算收斂性和結(jié)果精度都難以保證。PumpLinx的全空化數(shù)值模型可以較好地解決這一系列問(wèn)題。

高速水下航行體壓力分布

高速水下航行體超空泡預(yù)測(cè)

國(guó)內(nèi)某超空化魚(yú)雷在不同航速下的空泡預(yù)測(cè)

螺旋槳CFD模擬應(yīng)用

在船舶推進(jìn)研究領(lǐng)域，如何準(zhǔn)確預(yù)報(bào)螺旋槳的水動(dòng)力性能一直是引人關(guān)注的研究課題，而且螺旋槳尾流場(chǎng)關(guān)系到螺旋槳的水動(dòng)力性能、空泡性能、激振力和噪音問(wèn)題，所以長(zhǎng)期以來(lái)受到人們的關(guān)注。Simerics可以準(zhǔn)確的模擬螺旋槳的水動(dòng)力性能以及空泡性能，從而為噪聲模擬提供精確的流場(chǎng)數(shù)據(jù)。

                            a) 空泡及流場(chǎng)分布

                           b) 空泡位置及速度分布

 c) 螺旋槳周?chē)鲌?chǎng)壓力分布

d) propeller_plot-進(jìn)速系數(shù)與KT螺旋槳推力系數(shù)、KQ扭矩系數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)

Simerics在螺旋槳模擬中的應(yīng)用

噴水推進(jìn)器模擬

噴水推進(jìn)技術(shù)具有推進(jìn)效率高、抗空泡性強(qiáng)、附體阻力小、操縱性號(hào)、傳動(dòng)軸系簡(jiǎn)單、保護(hù)性能號(hào)、運(yùn)行噪聲低、變工況范圍廣和利于環(huán)保等特點(diǎn)。噴水推進(jìn)器泵級(jí)的內(nèi)部流動(dòng)是一種復(fù)雜的三維紊流流動(dòng)，目前最有力的研究途徑是利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法去模擬泵流道中的流場(chǎng)的壓力、速度分布去分析噴水推進(jìn)器泵設(shè)計(jì)水平，進(jìn)而進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

Simerics軟件快速的網(wǎng)格劃分方法、領(lǐng)先的空化預(yù)測(cè)模型以及高效的求解器，可以準(zhǔn)確的模擬噴水推進(jìn)器內(nèi)部流場(chǎng)情況，如圖所示

 f) 局部細(xì)節(jié)放大

Simerics在噴水推進(jìn)器中的模擬應(yīng)用

Simerics-MP/MP+ 汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用：
（1）整車(chē)系統(tǒng):

• 外流場(chǎng)分析
• 擋風(fēng)玻璃除冰效果預(yù)測(cè)
• 整車(chē)熱管理系統(tǒng)分析
• 車(chē)輛涉水及排水分析
• 油箱晃動(dòng)及填充效果預(yù)測(cè)

（2）動(dòng)力總成系統(tǒng)：

• 三維發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)及部件分析
• 三維發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)及部件分析
• 三維發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)及部件分析
• 三維電池冷卻系統(tǒng)及部件分析
• 三維傳動(dòng)系統(tǒng)及部件分析

Simerics-MP/MP+ 船舶行業(yè)應(yīng)用：

（1）排水式船體
（2）滑行式船體
（3）高速多體船
（4）船用螺旋槳
（5）噴水推進(jìn)器
（6）與Orca 3D的整合
Simerics-MP/MP+ 壓縮機(jī)行業(yè)應(yīng)用
（1）具備全套壓縮機(jī)模板，包括：

• 離心/軸流式
• 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式
• 渦旋式
• 螺桿式
• 往復(fù)式
• 羅茨式
• ……

（2）可以考慮彎曲式蝶閥的影響 

（3）真實(shí)氣體特性參數(shù)設(shè)置 

（4）能夠考慮液體密封和冷卻問(wèn)題

Simerics-MP/MP+ 流體機(jī)械行業(yè)應(yīng)用：
（1）離心/軸流泵，多級(jí)泵，風(fēng)機(jī)，風(fēng)扇，馬達(dá)……
（2）容積泵：各類(lèi)齒輪泵，柱塞泵，滑片泵，擺線(xiàn)泵，變排量泵，真空泵……
（3）閥：包括球閥，錐閥，蝶閥，滑閥，控制閥，泄壓閥……
（4）泵閥聯(lián)合仿真

Simerics經(jīng)典流體力學(xué)問(wèn)題

經(jīng)典流動(dòng)問(wèn)題是人們?cè)趯?duì)流體長(zhǎng)期的研究中觀察到的流動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化在實(shí)驗(yàn)中可以再現(xiàn)。這些流動(dòng)現(xiàn)象多數(shù)可以獲得解析，便于研究者認(rèn)識(shí)各種流動(dòng)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)，并完善理論流體力學(xué)中的物理模型；同時(shí)，隨著計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，這些流動(dòng)問(wèn)題也成為檢驗(yàn)物理模型，計(jì)算方法和求解精度的重要手段。

自然對(duì)流問(wèn)題

自然對(duì)流是指沒(méi)有外界驅(qū)動(dòng)力但流體依然存在運(yùn)動(dòng)的情況，引起流體這種運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在力量是溫度差或者（組分的）濃度差。如圖展示了實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的自然對(duì)流現(xiàn)象和Simerics模擬的自然對(duì)流現(xiàn)象的對(duì)比。

 

(a)實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的自然對(duì)流現(xiàn)象            (b)速度和溫度云圖

SIMERICS的計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)對(duì)比

SIMERICS模擬結(jié)果

蛙跳式渦環(huán)模擬

流體的非定常運(yùn)動(dòng)常常伴隨著旋渦的生成、演化以及它們之間的相互作用。渦環(huán)是一種典型的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，在如：直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)等情況下經(jīng)常發(fā)生。研究渦環(huán)的形成、發(fā)展對(duì)改進(jìn)流動(dòng)狀態(tài)等有著重要的意義。下圖展示了實(shí)驗(yàn)中觀察到的渦環(huán)發(fā)生發(fā)展的過(guò)程以及采用SIMERICS模擬相同工況下的流動(dòng)情況。

  

SIMERICS的計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)對(duì)比

卡門(mén)渦街模擬

卡門(mén)渦街是流體力學(xué)中重要的現(xiàn)象，在自然界中常可遇到，在一定條件下的定常來(lái)流繞過(guò)某些物體時(shí)，物體兩側(cè)會(huì)周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、排列規(guī)則的雙列線(xiàn)渦，經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性作用后，形成卡門(mén)渦街。

卡門(mén)渦街

SIMERICS模擬結(jié)果

Simerics-MP/MP+ 工業(yè)領(lǐng)域CFD整體解決方案的優(yōu)勢(shì)：
（1）最全面的物理模型：包括基本流動(dòng)，湍流，熱交換，多相流，空化，多組分，顆粒等；
（2）在保證高幾何精度的基礎(chǔ)上，快速完成仿真模型建立和自動(dòng)網(wǎng)格劃分并具備簡(jiǎn)易快捷的模型設(shè)置功能：無(wú)需對(duì)CAD模型進(jìn)行前處理，便能在2到3小時(shí)之內(nèi)完成對(duì)從整車(chē)CAD模型到流體仿真模型的生成工作。另外，只需5到10分鐘便能完成從整船CAD模型到仿真模型的建立工作。同時(shí)還可以保證模型能夠精確表達(dá)原始幾何特征；
（3）可對(duì)復(fù)雜船體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模和分析：包括船舶靜水拖曳，自推進(jìn)加速，船體與螺旋槳耦合，船舶操縱性和船舶耐波性等；
（4）可在微米級(jí)別對(duì)復(fù)雜細(xì)節(jié)進(jìn)行建模：能夠?qū)π孤堕g隙，葉端間隙，平衡孔等結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析；
（5）具備各類(lèi)泵、閥模板，可在30分鐘之內(nèi)完成網(wǎng)格自動(dòng)劃分和參數(shù)設(shè)置，從而生成計(jì)算模型；
（6）快速的求解速度：先進(jìn)的數(shù)值算法能夠?qū)崿F(xiàn)模型計(jì)算的快速運(yùn)行，快速收斂和快速獲得結(jié)果；
（7）結(jié)果的精確預(yù)測(cè)：在各類(lèi)仿真問(wèn)題中都能實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的高度吻合；
（8）運(yùn)行過(guò)程的魯棒性：不僅在有嚴(yán)重扭曲和高長(zhǎng)寬比網(wǎng)格的問(wèn)題中，或是在具有微米級(jí)尺度和嚴(yán)重空化等特殊流動(dòng)工況下，還是在快速艇的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性、海豚運(yùn)動(dòng)、限制航道的運(yùn)動(dòng)（淺水以及狹窄水道）等極端流動(dòng)問(wèn)題的模擬上，軟件都具備極強(qiáng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和收斂性。

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