无网格、格子波尔兹曼流体仿真 Xflow

• 无需网格划分：极大提高了对复杂几何进行流场分析的效率。

• 不需要简化CAD模型，完整考虑复杂几何细节：能够更加真实地分析存在复杂几何细节的流动特性。

• 善于分析物体运动过程和自由液面的流动：包括波浪、刚体、强迫或约束运动条件下的流场变化。

• 捕捉瞬态三维流场发生、发展各阶段的特性：克服传统NS求解方法的不足、降低计算代价。

• 自适应的尾流跟踪和细化（Adaptive wake refinement）：靠近壁面自动提高精度，动态追随尾迹发展过程。

• 复杂边界条件和物理过程分析：耦合换热、跨/超音速流、多孔介质、非牛顿流、多相流等。

• 气动声学分析：不需要人为地稳定或跟踪自然压力波的演变，直接进行声波分析。

• 流固耦合分析：内置的结构求解器，以自然的方式允许完全的流固耦合分析。

• 近似线性的加速性能：甚至能够在桌面个人电脑上进行三维瞬态流体仿真。

• 简单易用的用户界面：方便用户更高效的配置模型、边界条件、壁面精度等。

• 后处理和可视化渲染功能：交互式的压力、流线、粒子显示、动画、带状图等。

技术原理

• 无网格、拉格朗日法（Meshless Lagrangian approach）：能够处理复杂几何的流体仿真问题。

• 基于粒子的能量求解器（Particle-based kinetic solver）：能够处理介观的玻尔兹曼Boltzmann方程和宏观可压缩NS方程。

• 大涡模拟和壁面模型（Large Eddy Simulation， LES）：使用统一的非平衡壁面函数对边界层进行建模，粘性子区和对数区之间的连续混合 。

成功案例：

车辆交通

• 整车气动力学和冷却气流分析

• XFlow包括一个全尺寸数字风洞，可以进行完全的道路模拟（例如：带有旋转车轮和移动地面的模拟）；在开发的初期就可以考虑所有几何细节，包括发动机舱内和车身底部细节；同时考虑冷却气流的要求。



• 汽车或列车高速超车（会车）过程中的气动压力波分析

• 依据计算XFlow流体力学计算，分析多种运行工况下的超车（会车）过程,获得压力波幅系数、 正压波幅系数和负压波幅系数与线路间距及列车交会速度间的变化规律，可为车辆和道路交通安全分析提供参考。

 

航空航天

• 起落架收放瞬态流场模拟

• 通过XFlow真实的分析起落架收放过程中动态流场特性，计算气动阻力规律，可以更好地确定液压系统载荷，实现机构和控制系统的设计优化。

  

   船舶水利

• 船舶水动力学、船行波中涡的生成和发展仿真

• 通过XFlow更精确地捕捉到自由液面，更好地计算水动力学计算兴波阻力、阻力特性、船体布局对阻力影响、耐波性、操纵性，为船体设计提出需要改进的问题和方向。同时，通过XFlow对船行波涡的生成和发展过程进行仿真，可以帮助设计人员研究既经济又能提高航速的水翼叶型，以达到减少兴波阻力的目的。



• 大坝泄流水力特性仿真分析

• 采用XFlow对泄水工程水力特性进行仿真，得到水工建筑物的泄流能力、压力分布等资料，为水哦那个建筑物的设计和优化提供参考。XFlow无网格、粒子法大涡模拟能够真实、方便地追踪自由面变化，由于传统的三维数值模拟和VOF方法。

 




风能

• 风力机整机三维瞬态流场仿真预测

• 通过XFlow可以对风机进行整机三维瞬态流场动力学分析，能够对旋翼表面压力、速度变化、涡的形成过程、噪声进行真实的分析和数值预测。






海洋能

• “海蛇号”海浪能转化器的流动仿真分析

• “海蛇号” 海浪能转换器位于葡萄牙北海岸边，长达500多米的蛇形浮筒中的每根浮筒都有三个动力转换模块，将浮筒衔接处不断牵动摇摆产生的动能转变为电能，这就像蛇受到海浪拍打而扭动一样。这条“蛇”是建立一座拥有24兆瓦特发电量的海浪能发电厂的第一步，届时该发电厂能够为15000户家庭供电。






土木建筑

• 生产线的通风换热效果动态流场分析（Samsung三星电子）

• 通过XFlow真实模拟整个生产线、机器手、工件运动全过程的流场特性，快速分析出空调安装位置及功率的冷却效果。借助XFlow,设计师能改善空调气流的品质，整体上提高和改进车间内部通风换热效果。

 




生物医疗

• 上呼吸道气流涡特征结构分析

• XFlow可用于研究上呼吸道内涡结构特征及其演化形式，深入认识上呼吸道内气流运动特性，对于分析气溶胶在人体上呼吸道内的扩散、转捩以及沉积模式具有重要作用。XFlow应用大涡模拟的方法，对人体在低强度呼吸条件下上呼吸道内的气流涡结构及其运动特性进行了数值仿真研究，研究人体口喉模型以及气管支气管内的涡结构演化过程和涡结构特征。







电子电气

• 对冰箱、散热器的瞬态流场模拟

• 设计人员借助XFlow,能够对冰箱、散热器等电器和电子设备的内外流场、温度场进行真实分析，帮助设计人员改善产品流动特性、提升品质和节能效果。