XFlow
Software für die Strömungsberechnung (Computational Fluid Dynamics, CFD) mit hoher Realitätstreue
Simulation komplexer Fluiddynamik und -interaktionen
XFlow CFD ist eine Software für die Strömungsberechnung mit hoher Wiedergabetreue, die einen netzfreien Lattice-Boltzmann-Ansatz verwendet, um komplexe Strömungsdynamik und -interaktionen für eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen zu simulieren.
XFlow ist ein Solver, der mithilfe der teilchenbasierten Lattice-Boltzmann-Methode hochpräzise Strömungsberechnungen (Computational Fluid Dynamics, CFD) ermöglicht. Er bietet Modellierungsfunktionen für mehrphasige und bewegliche Teile mit besonderem Schwerpunkt auf Schmierungs-Workflows. XFlow zeichnet sich durch automatische Gittergenerierung, GPU-Computing und erweiterte Rendering-Funktionen aus. Unabhängig von der Systemkomplexität, den Getriebetypen und den Schmiermethoden bietet XFlow detaillierte Einblicke in die Leistung des Systems. Die Schmiersimulation kann die Anzahl der physischen Tests verringern und bietet quantitative Prognosen für Ergebnisse wie benetzte Bereiche und Planschverluste, die experimentell gemessen werden können.
Die automatische Gittergenerierung in XFlow minimiert die Benutzereingaben, was Dauer und Aufwand bei der Vernetzung und in der Vorbereitungsphase reduziert. XFlow bietet umfassende GPU-Computing-Unterstützung, um die Lösungszeit zu beschleunigen. Die Problemeinrichtung und die Prüfung der Ergebnisse sind einfach und intuitiv, sodass sich die Anwender auf die Konstruktionsiteration und -optimierung konzentrieren können. Zusätzlich sorgen erweiterte Rendering-Funktionen für eine realistische Darstellung und tiefere Einblicke in die Strömungs-Performance.
Dank der hochmodernen XFlow Technologie für Schmiervorgänge können Anwender andere, auf den Vorgang bezogene CFD-Workflows bewältigen, die hochfrequente transiente Simulationen mit realen beweglichen Geometrien, komplexen Mehrphasenströmungen und freien Oberflächenströmen verbinden.
- Lattice Boltzmann und darüber hinaus
- Partikelbasierter kinetischer Solver
- Turbulenzmodellierung
- Hauptmerkmale von XFlow
Lattice Boltzmann und darüber hinaus
In der nicht-gleichgewichtigen statistischen Mechanik beschreibt die Boltzmann-Gleichung das Verhalten eines Gases bei der Modellierung auf mesoskopischer Ebene. Im Gegensatz zur Standard-Multirelaxationszeit (MRT) implementiert XFlow den Streuungsoperator im zentralen Momentbereich, wodurch die Galileische Invarianz und die Genauigkeit sowie die Stabilität des Codes auf natürliche Weise verbessert werden.
Partikelbasierter kinetischer Solver
XFlow verfügt über einen neuartigen partikelbasierten Kinetikalgorithmus, der für schnelle Abläufe mit verfügbarer Hardware entwickelt wurde. Der Diskretisierungsansatz von XFlow vermeidet den klassischen Vernetzungsprozess, sodass die Oberflächenkomplexität kein einschränkender Faktor mehr ist. Der Anwender kann den Detailgrad des zugrunde liegenden Gitters mit einem kleinen Parametersatz steuern. Die Gitter sind tolerant gegenüber der Qualität der Eingabegeometrie und passen sich an das Vorhandensein beweglicher Teile an.
Turbulenzmodellierung: Hochauflösende WMLES
XFlow verfügt über einen hochpräzisen WMLES-Ansatz (Wall-Modeled Large Eddy Simulation) für die Modellierung von Turbulenzen.
Die zugrunde liegende hochmoderne LES auf Basis des WALE-Viskositätsmodells (Wall-Adapting Local Eddy) bietet ein konsistentes lokales Wirbelviskositäts- und Wandverhalten. Die Performance liefert ähnliche CPU-Laufzeiten wie die meisten Codes, die jedoch nur RANS-Analysen (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) bieten.
XFlow verwendet eine einheitliche Nichtgleichgewichts-Wandfunktion zur Simulation der Grenzschicht, die für die meisten Szenarien geeignet ist. Die Wandfunktion vereinfacht das Anwendererlebnis, da keine Auswahl aus verschiedenen Modellen erforderlich ist und die damit verbundenen Einschränkungen nicht mehr beachtet werden müssen.
Hauptmerkmale von XFlow
XFlow 2023 bietet die folgenden Funktionen und Verbesserungen:
- XFlow unterstützt die Verwendung von Mehrfachauflösung zur Steigerung der Simulationsleistung.
- Die Ausgabe von Oberflächenfeldern, wie z.B. Wärmeübergangskoeffizienten, auf bewegten Geometrien ermöglicht die thermische Analyse von Getriebekomponenten.
- Genaue Drehmomentvorhersage zur Schätzung von Planschverlusten.
- Fähigkeit, Druck- und Viskosekraft-/Momentbeiträge separat darzustellen.
- XFlow unterstützt die Verwendung von NVIDIA-Grafikkarten mit Linux- und Windows-Betriebssystemen.
- XFlow unterstützt die Verwendung von AMD-Grafikkarten mit Linux-Betriebssystemen.
- Möglichkeit, die zeitgemittelten Daten aus einem Startzeitschritt zu berechnen.
- Geringerer Speicherbedarf durch die Möglichkeit, bestimmte Skalar-, Oberflächen- und volumetrische Felder als Momentanwerte, Durchschnittswerte oder beides zu speichern.
- Optimierter GPU-Speicherverbrauch in Fällen mit beweglichen Teilen oder mit mehreren Auflösungen.
- Unterstützung für neue SIMULIA Unified Lizenzen (SIMUNIT) zur Ausführung beliebiger SIMULIA Produkte mit derselben Lizenz: Token und Credits.
- Token: Während der Verwendung zugewiesen und nach der Verwendung freigegeben.
- Credits: Während der Verwendung verbraucht.
- XFlow Systemanforderungen und Lizenzierung
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Häufig gestellte Fragen zu CFD-Software und Simulation
Die CFD-Software (Computational Fluid Dynamics) ist ein Werkzeug zur Simulation von Fluidströmungen, Wärmeübertragung sowie damit verbundenen Phänomenen mit numerischen Methoden. Sie ermöglicht Ingenieuren und Wissenschaftlern die Analyse des Verhaltens von Fluiden (Flüssigkeiten und Gase) in einem definierten Raum. CFD-Software wird häufig in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der chemischen Industrie eingesetzt, um Konstruktionen zu optimieren und die Leistung zu verbessern.
Die CFD-Software verbessert die technische Konstruktion, indem sie Ingenieuren die Simulation und Analyse von Fluidströmung, Wärmeübertragung und ähnlichen Phänomenen in einer virtuellen Umgebung ermöglicht. Dies hilft bei der Identifizierung potenzieller Probleme und der Optimierung von Konstruktionen, bevor physische Prototypen hergestellt werden, und spart Zeit und Ressourcen. Darüber hinaus ermöglicht es die Untersuchung einer Vielzahl von Konstruktionsszenarien und -bedingungen, was zu innovativeren und effizienteren Lösungen führt. Die detaillierten Einblicke durch die CFD-Simulationen tragen zur Verbesserung der Produktleistung und Einhaltung gesetzlicher Standards bei.
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