设计仿真 | 解读 Cradle CFD 2024.1 新功能

Cradle CFD 2024.1 发布的最新版本具有新的电池分析功能、高级气动声学分析、改进的多相流和湍流建模，以及尖端的稳定性和精度增强。显著的生产力增强包括对弯曲几何特征的自动网格细化、改进的边界层网格创建、提高 CAD 操作速度以及为涡轮机械提取高效的单叶片通道模型。此版本还扩展了对 scFLOW 的 ARM 架构的支持。这些改进凸显了我们致力于将复杂行为转化为可操作的工程见解，更好的应对并解决现实世界的流体动力学和热管理挑战。

发布亮点

电池电化学增强功能

基于电化学方程的 P2D 模型现在支持三维网格。此功能可以与电池级电流分析相结合，并且可以在电池内部均匀地处理电池充电状态变量。直接研究多个电池参数的影响，例如电极的厚度或标签的位置及其对电池热性能的影响。

新的用户界面会自动分配局部坐标，以设置圆柱形各向异性导热系数。此功能显著提高了模块级热电池分析的生产率。

一种预测风扇噪声的新方法

scFLOW2Actran 现在具有预测风扇噪声的功能。根据流体计算的结果创建以环形排列的多个偶极子声源，并从这些声源预测风扇噪声。

此功能的优点：

• 现在，风扇噪声可以通过环形偶极子源方法进行预测，该方法使用一种平衡精度和成本的独特方法。

• 存储成本降低，因为声源是根据 CFD 计算的叶片压力创建为偶极子源的，并且可以通过将多个偶极子源排列在一个环中来解释旋转效应。

• 整个工作流程，从CFD和声学网格划分到源生成设置和求解器执行，都可以在单个用户界面中执行，而无需离开scFLOW。

多 相 流

用于过冷沸腾的非平衡壁沸腾模型允许用户模拟过渡沸腾和从壁到气相的热传递。非平衡壁沸腾模型提高了换热器、散热器和直接浸没式冷却系统热性能的预测精度。

离散元法 （DEM）

扩展Edinburgh-Elasto-Plastic-Adhesion (EEPA)  模型已添加到我们的 DEM 功能中。EEPA模型是模拟湿土的标准模型，允许在考虑可压缩性和内聚力的情况下进行湿土模拟。这一新颖的发展已经与Adams模拟的越野车进行了联合仿真测试：仿真结果与在软土上进行的实验测试非常吻合。

涡轮机械分析的生产率提高

在scFLOWPre中，离心泵的建模现在可以直接在scPOST中创建涡轮机械的特定性能输出。

借助这些新功能，工程师将能够：

• 直接在 3D CAD 几何体上执行离心泵单翼的切割和网格划分，并消除了 CAD 文件的前期工作。

• 使用scPOST的报告功能可视化涡轮机械性能以及流场和压力。

预处理器生产力增强

最新版本的 scFLOWPre 提高了八分木生成效率，并提高了包含数千个零件的大型 CAD 数据的可用性。在 scSTREAMPre 中，CAD 数据加载速度和几何识别功能可以更轻松地处理包含数万或数十万个零件的大型 CAD 模型。

借助这些新功能，工程师将能够：

• 使用零件/区域的角度设置自动优化曲面的八分木设置。测试表明，根据规定的汽车空气动力学协议进行网格划分可将生产率提高 10 倍以上。

• 设置 CAD 显示所需的精度，以便在GUI界面中高效查看大型 CAD 数据。CAD 和 PPH 文件的加载也得到了改进。测试表明，包含数千个零件的 CAD 文件的加载速度提高了 1.5 倍，减少了内存使用量，并提高了可操作性。

• 在 scSTREAM Pre 中更准确地识别 STL 文件，并减少大型 CAD 文件的导入时间。测试表明，整车模型形状识别精度提高，加载速度提升1.4倍。包含数十万个零件的大型 CAD 模型的加载速度提高了三倍。

准确性和鲁棒性

为了提高 Cradle CFD 的准确性和鲁棒性，改进了重叠网格。添加了对流项选项，并提高了边界层单元的插入速率。

这些增强功能的好处包括：

• 改进了对称面和接触面的重叠网格连接。

• 在拐角的内部边界上不间断地插入边界层单元。

• 对流项的尖端数值处理（Nishikawa 限制器）允许稳定准确地分析激波和温度阶跃变化等不连续性，即使使用质量较差的网格也是如此。

• 用户可以选择优先考虑稳定性的先前限幅器功能（Hishida限幅器）或新的Nishikawa限幅器功能，以实现低耗散和高精度。

scSTREAM 增强功能

•现在可以为切割单元零件指定条件区域。这允许为具有曲面的任意形状的零件指定初始温度和热源条件。

• 作为拓扑优化的扩展，现在可以详细设置MMA（移动渐近线方法）优化器的参数：这种额外的控制旨在提高收敛率，特别是在收敛率较差的情况下。

新平台支持

scFLOW 扩展了 ARM 架构的支持：在 2021 年针对 Fujitsu A64FX 架构发布后，scFLOW 的求解器和网格划分器现在都可用于 Ampere Altra 处理器 （Neoverse N1） 和 AWS Graviton 3 处理器 （Neoverse V1）。该版本已经于2024 年 6 月下旬发布。

Cradle CFD 后处理器改进

•在scPOST中查看涡轮机械性能输出。

• 通过在 scSTREAM 中平滑地显示切割平面上的温度等值线，消除表面和内部温度场之间的不连续性。

• 在 scPOST 中创建的广告牌可以在 Cradle XR 中查看。

Cradle CFD 工具

• 与第三方 CFD 软件实现更好的互操作性，能够与 CGNS 文件（ADF 格式）相互转换，以获取注册区域的边界条件区域信息。