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Altair nanoFluidX 是一個基于粒子法(SPH)的流體動力學(xué)仿真工具，用于預(yù)測在復(fù)雜幾何體中有復(fù)雜機(jī)械運動的流動。nanoFluidX 可以用于預(yù)測有旋轉(zhuǎn)軸和齒輪的傳動系統(tǒng)潤滑并分析系統(tǒng)每個部件的力和力矩，支持使用 GPU 技術(shù)能夠?qū)φ鎸嵉膸缀涡螤钸M(jìn)行高性能仿真。

產(chǎn)品亮點

• 基于粒子法(SPH)的流體動力學(xué)仿真

• 無網(wǎng)格算法模擬復(fù)雜流動

• 顯卡 GPU 運算帶來的優(yōu)越加速性能

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

優(yōu)勢

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

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

對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數(shù)量級，而且可以簡化幾何處理。

應(yīng)用

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

一般自由表面流動模擬

模擬動力總成系統(tǒng)中的油晃動，開放環(huán)境中的自由流動流體，高加速度下的開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)約了計算時間。

傳動系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)齒輪、曲軸和連桿

nanoFluidx 有針對預(yù)設(shè)的不同類型運動的應(yīng)用選項，因此仿真旋轉(zhuǎn)齒輪、曲軸、連桿變得十分容易，并能通過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)中的箱晃動測算水箱或者車輛由于大加速度導(dǎo)致的流體晃動力，例如剎車或者車道變更。

整車涉水

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

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間尺度。因此采用耦合方式求解nanoFluidX 將 SPH 的流場結(jié)果插值到網(wǎng)格模型上或輸出點云數(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。

功能

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

GPU計算

和更笨重的 CPU 相比較，GPU計算提供了顯著的性能優(yōu)勢和能源節(jié)約。nanoFluidx 是利用該技術(shù)的先驅(qū)商業(yè)軟件之一，為整個產(chǎn)品的開發(fā)帶來了顯著的提速。

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

簡單的前處理功能

前處理模塊 SimLab 僅需生成一個封閉的 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。

剛體運動

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

染色區(qū)域和流體接觸時間用戶可以在模型中指定一塊虛擬區(qū)域，統(tǒng)計經(jīng)過的粒子，從而在后處理中顯示其軌跡。也可以統(tǒng)計整個計算過程中固體表面接觸流體的時間，從而為齒輪局部潤滑進(jìn)行定量評估。

流場定量監(jiān)測

計算結(jié)果除了顯示動畫，流線圖片等，也可以監(jiān)測模型中任意位置的流量(監(jiān)測面可以隨固體運動)，流體重心位置，也可統(tǒng)計各個固體受到的動態(tài)載荷(如攪油損失)

硬件要求

AltairCFD 團(tuán)隊推薦使用NVIDIA RTX 4090,A6000 Ada.L20，L40顯卡，nanoFluidX已經(jīng)過全面測試。該代碼具備平衡動態(tài)負(fù)載，確保**的硬件利用率，可以在多GPU 集群上運行。