汽車流體Powerflow--LBM介紹

2016-09-03 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

大多數(shù)人并不知道Powerflow這個(gè)軟件,tb上也找不到槍版。但該軟件在汽車行業(yè)比較有名。其快速,準(zhǔn)確,便捷的特點(diǎn)成為許多汽車公司仿真首選。Powerflow提供了流體,熱,噪音分析和優(yōu)化等功能。而開發(fā)公司Exa(http://www.exa.com/)按軟件使用時(shí)間收費(fèi),說(shuō)日進(jìn)斗金一點(diǎn)也不過(guò),是典型的埋頭悶聲發(fā)財(cái)?shù)墓尽?

Powerflow的核心求解器采用了LBM算法(Lattice Boltzmann Method 格子波爾茲曼方法)。

在流體中的常用控制方程是 N-S方程,但在很多情況下該控制方程很難描述或者求解,比如復(fù)雜多相流系統(tǒng),多空介質(zhì)流體等,而從微觀的分子動(dòng)力學(xué)上建立的簡(jiǎn)化模型能解決這些問(wèn)題。Boltzmann 方程可以簡(jiǎn)單的理解為N-S方程在微觀水平的表達(dá)形式。其基本思想是劃分網(wǎng)格,計(jì)算每一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上離子的狀態(tài)(碰撞,遷移,速度,方向,分布,屬性等),當(dāng)然實(shí)際計(jì)算中要復(fù)雜的多。其實(shí)很多流體現(xiàn)象都可以用微觀的分子動(dòng)力學(xué)來(lái)表示,這也是格子波爾茲曼方法的理論基礎(chǔ)。

使用LBM優(yōu)點(diǎn)很多,最主要的原因還是精度和效率上優(yōu)于其它CFD算法,而且適合使用大規(guī)模硬件集群進(jìn)行HPC計(jì)算:

1. 數(shù)據(jù)預(yù)處理和網(wǎng)格生成效率高;

2. 方便支持并行數(shù)據(jù)分析,處理和評(píng)價(jià);

3. 支持解決多相流的小液滴和氣泡;

4. 支持解決復(fù)雜的幾何形狀和多孔介質(zhì);

5. 支持復(fù)雜,耦合流動(dòng)與傳熱和化學(xué)反應(yīng);

目前使用LBM的開源軟件有 Palabos,OpenLB:

http://www.palabos.org/

http://www.numhpc.org/openlb/

Palabos在windows下使用方法很簡(jiǎn)單:

1. 下載windows程序包:下載 palabos-v1.5r1.zip,解壓;

2. 下載windows版的代碼編輯器CodeBlocks,下載時(shí)選擇 codeblocks-13.12mingw-setup版本以使用gcc編譯,VS的編譯器不支持;