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QFLUX 简介 Product Introduction

QFLUX是基于多面体非结构网格系统和有限体积法的通用流体动力学仿真软件,现已开发比较完善的单相可压缩流动求解器、多相不可压缩流动求解器、固体传热求解器、DSMC求解器、气动声学求解器(FW-H)、丰富的湍流模型、多孔介质模型、多相/多组分模型(VOF /双欧拉模型/混合物模型)、滑移流模型、热辐射模型、动网格模块(滑移动网格/变形网格/嵌套动网格)、自定义源项等核心算法与功能模块,以及优异的可视化引擎与数据后处理功能。

QFLUX软件可广泛应用于航空航天、船舶海洋工程、电子热管理、建筑与环境工程、汽车与轨道交通、流体机械、风资源等领域,精细模拟各类复杂的可压缩或不可压缩湍流与分离流、多刚体6DOF运动、流固耦合换热、固体导热与热辐射、多孔介质渗流、空化、标量输运、气动/水动声学等复杂物理过程,帮助用户更快捷、直观、准确地理解复杂流动过程与传热传质机理,更高效地优化产品性能,推动技术创新,持续提升产品市场竞争力。

自动识别所有主流网格类型 灵活的动网格算法 丰富的物理模型 完善的流场可视化

QFLUX-案例演示

主要功能

可自动识别并读取以CGNS格式存储的分块结构化网格(Structured Grid/Multi-Block Grid)、任意多面体非结构网格(Unstructured Grid)、以及基于这两种单元类型的嵌套网格(Overset/Overlapping Grid)。

目前,主流的第三方前处理软件或开源软件,如ICEM-CFD、Pointwise/Gridgen、Hypermesh、Numeca、Star CCM+、OpenFoam等,都可以输出CGNS格式的计算网格。

  • 01 结构网格

  • 02 非结构网格

  • 03 嵌套网格

  • 01. 湍流模型
  • 02. 多相/多组分模型
  • 03. 空化模型
  • 04. 热传导与热辐射模型
  • 05. 气动声学模型

湍流模型

已开发用于模拟附着流或弱分离流的雷诺平均(RANS)湍流模型,如Standard/Edwards S-A、Standard/Realizable/RNG k-e、Standard/SST k-w等;用于模拟大范围分离流的脱体涡模型,如基于S-A或k-w的DES、DDES、IDDES等;用于模拟复杂湍流分离流的大涡模拟方法(LES),如常系数/动态Smagorinsky、WALE、约束大涡模拟方法(CLES)等;用于湍流转捩过程的转捩模型,如k-kl-w、r-Reθ等。

图一:QFLUX模拟平板转捩问题:转捩模型 vs. RANS vs. 层流 图二:QFLUX模拟NACA0012绕流:URANS vs. IDDES vs. LES

多相/多组分模型

已开发用于模拟具有确定分界面(如水气两相流)的体积分数(VOF)模型;用于模拟多相掺混与相间作用力的双欧拉模型(Euler-Euler);用于模拟多组分扩散现象的混合物模型(Mixture Model);用于模拟污染物扩散、雨滴/冰雹作用等多相/多组分相互作用与物理过程的离散相模型(DPM)等。

图为:QFLUX模拟3D溃坝问题(VOF模型)

空化模型

已开发Kunz、Zwart、Sauer-Schnerr、完全空化模型等模型,可用于模拟高速流动中因压力变化而产生的空化/空泡现象,如螺旋桨叶尖空化、气蚀、空泡溃灭等。

图为:QFLUX 模拟螺旋桨空化现象

热传导与热辐射模型

已开发完善的固体导热、流固耦合换热、热辐射模型(如角系数模型、太阳辐射模型等),可用于模拟各类工程热管理场景

图一:QFLUX模拟芯片引脚热传导与流固耦合换热问题 / 图二:QFLUX模拟芯片散热(自然对流与扩散)

气动声学模型

已开发基于声比拟方法的FW-H模型,并可以与公司正在开发的基于BEM方法的声辐射仿真软件TF-Acoustic耦合求解,可用于模拟各类复杂的近场或远场气动/水动噪声及其声辐射现象。

图为:QFLUX模拟空腔绕流及其传播至远场的声压信号(FWH方法)

  • 01. 滑移网格法
  • 02. 变形网格法
  • 03. 嵌套网格法

滑移网格法

包括平移、MRF、旋转滑移动网格等,可准确模拟与平移、定轴旋转等刚体运动相关的流体动力学问题,如多轴多级旋转叶片绕流问题等。

图为:QFLUX采用滑移网格法模拟DTMB船模螺旋桨绕流

变形网格法

可根据运动体(刚体或柔性体)的运动量,确保相邻网格光滑过渡,适用于模拟一定幅度范围内的主动或被动六自由度(6DOF)运动问题

图为:QFLUX采用弹簧网格法模拟NACA0015翼型受迫振动

嵌套网格法

QFLUX软件的嵌套动网格模块采用高效的全自动化处理流程及算法,可在刚体的运动过程中,对网格块之间的切割边界及插值关系进行实时、动态更新,适用于模拟各类复杂的多刚体6DOF运动问题。

图为:QFLUX采用嵌套网格算法模拟前/后缘襟翼的张开-闭合过程及其绕

流场可视化

流场可视化功能包括:绘制计算域/边界面形状(填充色)、网格、轮廓线、物理量云图;绘制任意截面(切平面)及其面网格、轮廓线、物理量云图;绘制任意物理量等值面及其面网格、轮廓线、物理量云图;绘制计算域内矢量及矢量线等。

数据后处理

基于初等函数和基本运算法则的自定义物理量、面积分、体积分等数据后处理与统计分析功能。

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