Neuerungen im CFD Module
Für Nutzer des CFD Module bietet COMSOL Multiphysics® Version 6.4 verbesserte Vorhersagen für transiente Turbulenzen, eine genauere Modellierung von Wandturbulenzen und eine hochpräzise Simulation von Strömungen, die chemische Reaktionen beinhalten. Weitere Informationen zu diesen Updates finden Sie unten.
Skalierungsadaptive Simulation instationärer turbulenter Strömungen
Das Interface Turbulent Flow, SST unterstützt jetzt skalierungsadaptive Simulationen (scale-adaptive simulation, SAS), indem es die von Kármán-Längenskala in das Turbulenzmodell integriert. Dieser Ansatz löst einen größeren Bereich turbulenter Skalen und liefert hochdetaillierte Strömungsfelder. SAS kann in multiphysikalischen Kontexten wie Fluid-Struktur-Interaktion, reaktiver Strömung, nicht-isothermer Strömung und strömungsinduziertem Lärm angewendet werden und liefert genauere und aufschlussreichere Ergebnisse.
Turbulenzmodell Turbulent Flow, Elliptic Blending R-ε mit verbesserter Wandnähebehandlung
Durch die Kombination von Ausdrücken für die Druck-Dehnungs-Korrelation und die viskose Dissipationsrate der Turbulenz im wandnahen Bereich mit denen im Volumen liefert das neue Turbulenzmodell Turbulent Flow, Elliptic Blending R-ε genaue Ergebnisse für die Reynolds-Spannungen in Wandnähe, ohne das Verhalten an anderen Stellen zu beeinträchtigen.
Large Eddy Simulation (LES) für Reacting Flow
Das Feature Reacting Flow unterstützt nun LES und ermöglicht eine beispiellose Genauigkeit bei der Modellierung turbulenter Reaktionssysteme. Durch die Kopplung von LES mit den Interfaces Chemistry, Chemical Species Transport und Heat Transfer in Fluids können Sie die detaillierten Wechselwirkungen zwischen Vermischung, Wärmetransport und chemischen Reaktionen in Gasen und Flüssigkeiten erfassen. Der Ansatz berücksichtigt Reaktionswärme, Enthalpiediffusion und Massenflüsse, während die residuenbasierte LES-Modellierung die Vorhersagen des Wärme- und Stofftransports verbessert. Mit temperaturabhängigen Fluid- und chemischen Eigenschaften bietet diese Funktionalität äußerst realistische Einblicke in Konzentrations-, Reaktionsgeschwindigkeits- und Temperaturfelder. Unabhängig davon, ob Sie katalytische Reaktoren oder komplexe Mischprozesse untersuchen, helfen LES-basierte Modelle für reaktive Strömungen dabei, wichtige Details aufzudecken, die herkömmliche Turbulenzmodelle möglicherweise übersehen. Für die LES-Funktionalität ist das CFD Module erforderlich.
Neues Feature Rotating Frame als Alternative zu Rotating Domain
Das neue Feature Rotating Frame drückt Strömung in Bezug auf ein stationäres oder zeitabhängiges rotierendes Bezugssystem aus und bietet eine kostengünstige Alternative zu rotierenden Gebieten, ohne dass Gleichungen hinzugefügt werden müssen. Es bietet auch Optionen für die Verwendung einer reduzierten Druckformulierung oder die Einbeziehung der hydrostatischen Drucknäherung für die Zentrifugalkraft.
Algebraische Turbulenzmodelle für Strömungen mit hoher Mach-Zahl in rotierenden Maschinen
Die Turbulenzmodelle L-VEL und Algebraic yPlus sind nun für Strömungen mit hoher Mach-Zahl in rotierenden Maschinen verfügbar. Diese algebraischen Modelle werden in erster Linie verwendet, um optimale Anfangsbedingungen für anspruchsvollere Turbulenzmodelle zu generieren, die Konvergenz zu verbessern und bessere Ausgangspunkte für zeitabhängige Simulationen zu bieten, beispielsweise bei der Simulation von Turbomaschinen.
CGNS-Strömungsdatenimport und Aeroakustik
Die aeroakustischen und konvektiven akustischen Simulationen wurden um mehrere wichtige neue Features erweitert. CFD-Daten, die im CGNS-Dateiformat gespeichert sind, können nun mithilfe der neuen Funktion CFD Data (CGNS) in Verbindung mit dem neuen Interface Imported Fluid Flow in COMSOL Multiphysics® importiert werden. Diese Kombination gewährleistet, dass die Daten importiert und konsistent auf das Berechnungsnetz abgebildet werden. Darüber hinaus gewährleistet das neue Interface eine nahtlose Integration mit den bestehenden Multiphysik-Kopplungen Background Fluid Flow Coupling und Aeroacoustic Flow Source sowie mit Mapping-Studien.
Periodic Condition
Die Interfaces Darcy's Law und Richards' Equation enthalten jetzt das neue Feature Periodic Condition, mit dem sich die Periodizität der Strömung zwischen zwei oder mehr Rändern festlegen lässt. Darüber hinaus ist es möglich, einen Druckunterschied zwischen Quell- und Zielrand zu erzeugen, indem entweder der Drucksprung direkt angegeben oder ein Massenstrom vorgegeben wird. Das Modell Estimating Permeability from Microscale Porous Structures veranschaulicht dieses neue Feature. Periodic Condition wird in der Regel verwendet, um repräsentative Volumenelemente zu modellieren und effektive Eigenschaften für die Verwendung in homogenisierten porösen Medien zu berechnen.
Drucksprungoption für Free and Porous Media Flow Coupling
Free and Porous Media Flow Coupling verfügt über eine neue Option, um einen Drucksprung über die Grenze zwischen freiem und porösem Medium hinweg einzubeziehen. Damit lassen sich beispielsweise der osmotische Druck an einer semipermeablen Membran, die von einem porösen Abstandsmaterial gestützt wird, oder ein Drucksprung aufgrund des Kapillardrucks bei einer Mehrphasenströmung modellieren.
Durch Konzentrationsgradienten hervorgerufener Marangoni-Effekt
Für mikrofluidische Systeme und Prozesse ist das klassische Beispiel des konzentrationsgradientenabhängigen Marangoni-Effekts nun in den Features Free Surface und Fluid–Fluid Interface enthalten. Diese Funktionalität ermöglicht die Modellierung von oberflächenspannungsabhängigen Phänomenen wie beispielsweise „Weintränen“.
Neue Tutorial-Modelle
COMSOL Multiphysics® Version 6.4 enthält die folgenden neuen Tutorial-Modelle für das CFD Module.
Production of Antibody–Drug Conjugates in a Stirred Tank Reactor*
Ein Tank-Bioreaktor mit einem vierflügeligen Rührer, modelliert unter Verwendung turbulenter Reaktionsströmung. Die Konzentration des in der Synthese produzierten konjugierten Antikörpers wird mithilfe von Isoflächen und Konturen dargestellt.
*Erfordert das Chemical Reaction Engineering Module
Reverse Osmosis Water Desalination
Axially Rotating Pipe and Swirling Jet Turbulent Flows
Spanwise Rotating Turbulent Channel Flow
