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Altair nanoFluidX 是一個(gè)基于粒子法(SPH)的流體動(dòng)力學(xué)仿真工具，用于預(yù)測(cè)在復(fù)雜幾何體中有復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)的流動(dòng)。nanoFluidX 可以用于預(yù)測(cè)有旋轉(zhuǎn)軸和齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑并分析系統(tǒng)每個(gè)部件的力和力矩，支持使用 GPU 技術(shù)能夠?qū)φ鎸?shí)的幾何形狀進(jìn)行高性能仿真。

產(chǎn)品亮點(diǎn)

• 基于粒子法(SPH)的流體動(dòng)力學(xué)仿真

• 無(wú)網(wǎng)格算法模擬復(fù)雜流動(dòng)

• 顯卡 GPU 運(yùn)算帶來(lái)的優(yōu)越加速性能

• 很好的適用于復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用，包括齒輪箱、曲軸機(jī)構(gòu)等

優(yōu)勢(shì)

nanoFluidX 基于弱壓縮 SPH 方法并包含許多獨(dú)有的功能，可提高計(jì)算精確性，這使其成為市場(chǎng)上基于粒子的獨(dú)特解決方案。

經(jīng)過(guò)創(chuàng)建，該求解器可以用于圖形處理器(GPU)處理,使得其計(jì)算運(yùn)算十分迅速。它可以用于預(yù)測(cè)具有旋轉(zhuǎn)軸/齒輪的動(dòng)力系統(tǒng)的上油，分析各軸或部件上的力以及扭矩，還可以預(yù)測(cè)具有瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)的罐中液體的晃動(dòng)。

對(duì)于典型的齒輪系的應(yīng)用，代碼與傳統(tǒng)的有限體積相比快一個(gè)數(shù)量級(jí)，而且可以簡(jiǎn)化幾何處理。

應(yīng)用

nanoFluidX 代碼的基于粒子的特性允許高效的模擬過(guò)程中具有高變形的流動(dòng)。例如晃動(dòng)、劇烈的多相流，或者通過(guò)復(fù)雜幾何形狀的快速流動(dòng)。其特性使其成為不同行業(yè)中的理想選擇，其中包括:

一般自由表面流動(dòng)模擬

模擬動(dòng)力總成系統(tǒng)中的油晃動(dòng)，開(kāi)放環(huán)境中的自由流動(dòng)流體，高加速度下的開(kāi)放式或封閉式油箱以及類似現(xiàn)象。

高密度比的多相流

采用 SPH 方法的 nanoFluidx十分易于處理高密度比的多相流(例如水-空氣)，并不需要增加額外的計(jì)算工作量。流體界面是 SPH 方法自然得到的副產(chǎn)品，并不需要增加額外的計(jì)算工作量。流體界面是 SPH 方法自然得到的副產(chǎn)品，并不需要額外的分界面重構(gòu)算法，因此節(jié)約了計(jì)算時(shí)間。

傳動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)齒輪、曲軸和連桿

nanoFluidx 有針對(duì)預(yù)設(shè)的不同類型運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用選項(xiàng)，因此仿真旋轉(zhuǎn)齒輪、曲軸、連桿變得十分容易，并能通過(guò)仿真估算固體單元由于和周圍流體交互的受力和力矩。

汽車和航空航天工業(yè)中的箱晃動(dòng)測(cè)算水箱或者車輛由于大加速度導(dǎo)致的流體晃動(dòng)力，例如剎車或者車道變更。

整車涉水

評(píng)估車輛在進(jìn)入一定深度水坑歷程中的泄露，沖擊力和水浸風(fēng)險(xiǎn)。整車模型無(wú)須簡(jiǎn)化，但包括完整的機(jī)艙，格柵和底盤(pán)部件細(xì)節(jié)，可以完整模擬車輛下坡進(jìn)入，和上坡離開(kāi)水坑的完整歷程。

油冷電機(jī)和齒輪箱溫度仿真

噴淋或甩油冷卻本質(zhì)上是氣液兩相流現(xiàn)象，和傳熱現(xiàn)象有著截然不同的特征時(shí)間尺度。因此采用耦合方式求解nanoFluidX 將 SPH 的流場(chǎng)結(jié)果插值到網(wǎng)格模型上或輸出點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再利用通用流體求解器 Altair AcuSolve?m 進(jìn)行熱分析，*終得到電機(jī)或齒輪箱的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。

功能

nanoFluidx 具有更快的預(yù)處理先進(jìn)的 GPU 技術(shù)、*短的模擬時(shí)間以及簡(jiǎn)單的后處理。

GPU計(jì)算

和更笨重的 CPU 相比較，GPU計(jì)算提供了顯著的性能優(yōu)勢(shì)和能源節(jié)約。nanoFluidx 是利用該技術(shù)的先驅(qū)商業(yè)軟件之一，為整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了顯著的提速。

基于標(biāo)準(zhǔn)的有限體積法的 CFD 代碼在處理復(fù)雜幾何形狀時(shí)會(huì)遇到巨大的困難，計(jì)算往往不能初始化。即使他們這樣做，預(yù)處理過(guò)程也需要持續(xù)數(shù)周并且這種模擬的計(jì)算成本將非常的大。

簡(jiǎn)單的前處理功能

前處理模塊 SimLab 僅需生成一個(gè)封閉的 STL 模型，即可填充粒子。填充方法可以選擇液位高度，液體容積或容器體積的百分比。對(duì)于薄壁件，可以選擇在指定曲面的單側(cè)生成粒子，從而保留間隙。

剛體運(yùn)動(dòng)

支持多種剛體運(yùn)動(dòng)規(guī)律:旋轉(zhuǎn)，平動(dòng)，行星系運(yùn)動(dòng)，和流體力耦合的六自由度剛體運(yùn)動(dòng)(如浮標(biāo)運(yùn)動(dòng))，以及預(yù)定義軌跡運(yùn)動(dòng)(如雨刮器運(yùn)動(dòng))

染色區(qū)域和流體接觸時(shí)間用戶可以在模型中指定一塊虛擬區(qū)域，統(tǒng)計(jì)經(jīng)過(guò)的粒子，從而在后處理中顯示其軌跡。也可以統(tǒng)計(jì)整個(gè)計(jì)算過(guò)程中固體表面接觸流體的時(shí)間，從而為齒輪局部潤(rùn)滑進(jìn)行定量評(píng)估。

流場(chǎng)定量監(jiān)測(cè)

計(jì)算結(jié)果除了顯示動(dòng)畫(huà)，流線圖片等，也可以監(jiān)測(cè)模型中任意位置的流量(監(jiān)測(cè)面可以隨固體運(yùn)動(dòng))，流體重心位置，也可統(tǒng)計(jì)各個(gè)固體受到的動(dòng)態(tài)載荷(如攪油損失)

硬件要求

AltairCFD 團(tuán)隊(duì)推薦使用NVIDIA RTX 4090,A6000 Ada.L20，L40顯卡，nanoFluidX已經(jīng)過(guò)全面測(cè)試。該代碼具備平衡動(dòng)態(tài)負(fù)載，確保**的硬件利用率，可以在多GPU 集群上運(yùn)行。