粒子法流体分析软件
COMSOL_CFD_流体分析技术介绍
• 内建摩擦系数相关效应
– 自动适配层流或湍流模型 – 牛顿或非牛顿流体 （含Bingham plastic流动） – 支持多种管道截面 – 内建多种配件、阀门、泵的模型可供选择
• 管道与3D结构耦合
Cooling of a plastic mold of a steering wheel – including pipe flow in cooling channels.
Startup of a fluidized bed modeled using the Euler-Euler Model Interface
仿 真 智 领 创 新
Simulating inspires innovation
分离流动
• 精确追踪相界面
– 气泡或者液滴的形成、摇晃的水槽 – 油／水／气混合分离流动
• 流体微团 • 分子自由程<<流体微团尺度<<特征尺度 • N-S方程
– 连续性方程（质量守恒） – 运动方程
– 本构方程
• 牛顿流 • 非牛顿流（幂律定律、卡拉雷定律）
典型不满足连续介质假设 • 稀薄气体 • 高超飞行器
仿 真 智 领 创 新
Simulating inspires innovation
Simulating inspires innovation
CFD模块的单相流动
仿 真 智 领 创 新
Simulating inspires innovation
单相流－层流
• 层流
– 可用于不可压缩或者可压缩流体 – 流体马赫数小于等于0.3
• 非牛顿流体
– – – – 幂律定律（Power law） 卡拉雷定律（Carreau） 支持用户完全自定义本构 流体黏度具有记忆性 • 通用Maxwell • Oldroyd-B model
光滑粒子法 流体
光滑粒子法流体光滑粒子法（Smoothed Particle Hydrodynamics，SPH）是一种基于粒子的数值模拟方法，用于模拟流体的动力学行为。
它最早由Lucy（1977年）和Gingold和Monaghan（1977年）独立提出，并在近几十年来得到了广泛的应用和发展。
光滑粒子法的基本思想是将流体连续介质的宏观性质表示为一系列离散的粒子，并通过对粒子之间的相互作用进行数值计算，来模拟流体的运动和变形。
与传统的基于网格的方法相比，光滑粒子法具有很多优点。
首先，它能够适应复杂的流体形状和边界条件，不受网格形状和大小的限制。
其次，光滑粒子法能够有效地处理流体的自由表面和流动边界，如液滴的形变和破裂等现象。
此外，光滑粒子法还具有较好的并行计算性能，适用于大规模的流体模拟。
在光滑粒子法中，流体被表示为一系列粒子，每个粒子具有一定的质量、位置和速度。
通过对粒子之间的相互作用力进行数值计算，可以得到流体的加速度和压力等宏观性质。
其中，最关键的是如何计算粒子之间的相互作用力。
在光滑粒子法中，通常采用核函数来表示粒子之间的相互作用力。
核函数是一个与粒子之间的距离有关的函数，它的作用是对相邻粒子的属性进行加权求和。
常用的核函数有高斯核函数和立方样条核函数等。
通过选择合适的核函数，可以实现对流体的精确建模。
除了核函数，光滑粒子法还需要考虑粒子之间的相互作用距离。
通常情况下，相互作用距离是通过将流体域分割为一个个小的区域来确定的。
每个粒子只与其相邻的粒子相互作用，而与其他粒子无关。
这种局部的相互作用方式不仅简化了计算，还能够更好地处理流体的局部变形和流动现象。
在计算粒子之间的相互作用力时，除了考虑粒子之间的距离和核函数的作用，还需要考虑流体的物理性质。
通常情况下，流体的密度和压力是通过求解连续性方程和动量方程来得到的。
其中，连续性方程用于描述流体的质量守恒，动量方程用于描述流体的动量守恒。
通过将这两个方程离散化，可以得到粒子之间的相互作用力和压力等宏观性质。
光滑粒子法
光滑粒子法光滑粒子法（SmoothedParticleHydrodynamics,SPH）是一种属于流体动力学计算方法，是一种模拟流体行为的数值方法，它通过将流体模拟成一组称为粒子的点来解决流体动力学中的复杂问题。
SPH 技术可以用于对一定范围内的流体运动进行模拟，从而实现更复杂的流体动力学的分析和计算。
SPH方法基于之前开发的有限体积法和有限元法，它使用粒子而不是空间网格来描述流体；有限体积法则使用空间网格来描述流体。
SPH方法利用粒子模拟流体，它要求对流体的状态变量（如流态、密度和压力）进行插值，从而实现对流体进行建模。
由于SPH技术可以有效处理复杂的流体动力学工程问题，因此在90年代末，随着计算资源的发展，它被越来越多的工程师和学者应用于各种流体动力学仿真和研究中。
SPH方法在航空航天、火箭工程、水力学研究、细菌运动、流体沉积等领域均有广泛应用，且在流体动力学模拟方面拥有非常好的表现。
SPH法的基本思想是将流体模拟成一组称为粒子的点，每个粒子由位置、速度、压力等变量描述。
SPH技术可以用于定义和模拟流体的渗流、细节混合、质量转移、凝结及维持等行为。
SPH的主要优点是可以准确的模拟复杂的流体动力学现象，如涡湍流、低Reynolds 数流动等，并且可以计算出流体的流动特性，如压力、速度和粘度等。
另外，SPH技术具有很好的并行能力，从而大大减少了计算时间。
根据SPH方法，研究者得以获得流体的压力、速度和粘度等信息，从而改善流体动力学的理论，有效地解决流体动力学中的复杂问题。
SPH方法有助于我们更深入地了解流体物理学和模拟流体动力学，为科学研究提供基础和技术支撑。
因此，光滑粒子法无疑成为流体动力学研究领域的一个重要分支，它为我们更好地理解和模拟流体动力学系统提供了重要依据。
SPH技术可以准确地模拟流体动态行为，它具有较好的并行能力，因此它在流体动力学研究中具有重要的作用。
随着计算技术的发展，SPH技术将发挥更大的作用，推动重要的理论研究和工程应用。
流体力学中的多相流模型与仿真
流体力学中的多相流模型与仿真在流体力学领域中，多相流模型和仿真技术在研究和应用中发挥着重要的作用。
多相流模型是描述多个不同物理相互作用的数学模型，而仿真技术则是利用计算机来模拟和预测多相流体的行为。
本文将探讨多相流模型和仿真技术在流体力学中的应用和发展。
一、多相流模型多相流模型是流体力学中研究多相流体行为的重要工具。
多相流是指在同一空间中存在着两种或多种物质相的流动状态。
常见的多相流包括气固流动、气液流动和固液流动等。
1. 气固流动模型气固流动模型是研究气体和颗粒物质相互作用的模型。
这种流动模型在煤矿爆炸、粉尘扬尘、颗粒输送等领域有着广泛的应用。
常用的气固流动模型有Euler-Euler模型和Euler-Lagrange模型。
2. 气液流动模型气液流动模型是研究气体和液体相互作用的模型。
气液两相流动在石油、化工、环保等行业中具有重要的应用价值。
常用的气液流动模型有两流体模型、体积力平衡模型和界面平衡模型等。
3. 固液流动模型固液流动模型是研究固体颗粒和液体相互作用的模型。
这种流动模型在颗粒床反应器、混凝土输送等领域有着广泛的应用。
常用的固液流动模型有物理模型、经验模型和计算流体动力学模型等。
二、多相流仿真技术多相流仿真技术是利用计算机来模拟和预测多相流体行为的方法。
仿真技术可以通过数值计算的方式，将多相流动的数学模型转化为离散的数值计算模型，并通过迭代求解来获得流体的相关参数。
1. 传统的数值模拟方法传统的数值模拟方法基于有限差分法、有限元法等数值计算方法，通过网格划分和离散化，将流体力学方程数值化求解。
这种方法在处理简单的流动问题时有效，但对于复杂的多相流问题，计算效率较低。
2. 基于粒子的仿真方法基于粒子的仿真方法是通过跟踪流体颗粒的运动轨迹，模拟多相流体的流动行为。
这种方法可以精确地模拟颗粒与流体之间的相互作用，并考虑颗粒的密度、粒径等特性。
常用的基于粒子的仿真方法有离散元法和分子动力学方法等。
多尺度流体动力学建模与仿真研究
多尺度流体动力学建模与仿真研究摘要在现代科学和工程领域，流体力学的研究一直是一个重要的方向。
随着计算机技术的不断发展，多尺度流体动力学的建模与仿真成为了研究的热点。
本文从理论基础、建模方法和仿真技术三个方面综述了多尺度流体动力学的研究进展，包括连续介质力学与分子动力学模拟的融合、多尺度耦合方法以及多尺度计算平台的构建等内容。
通过对现有研究成果的总结与分析，本文对多尺度流体动力学建模与仿真的未来研究方向进行了展望。
引言多尺度流体动力学建模与仿真是流体力学研究领域的一个重要分支，它通过将宏观流体力学与微观分子动力学相结合，能够更准确地研究流体领域中的各种现象和问题。
随着计算机技术的快速发展，多尺度流体动力学建模与仿真在工程、材料科学、地球科学等领域得到了广泛的应用。
理论基础多尺度流体动力学建模与仿真的理论基础主要包括连续介质力学与分子动力学模拟的融合、多尺度耦合方法和多尺度计算平台的构建等。
连续介质力学与分子动力学模拟的融合在多尺度流体动力学建模与仿真中，连续介质力学与分子动力学模拟是两个不同的理论方法。
连续介质力学适用于宏观尺度下的流体力学问题，而分子动力学模拟适用于微观尺度下的分子运动问题。
将这两种方法相结合，可以实现宏观流体运动与微观分子动力学之间的耦合，并且能够更加准确地描述流体系统的行为。
这一融合方法的发展，为多尺度流体动力学建模与仿真提供了理论基础。
多尺度耦合方法为了实现宏观与微观的耦合，多尺度耦合方法在多尺度流体动力学建模与仿真中起到了关键作用。
多尺度耦合方法主要包括基于界面的耦合方法、基于位势的耦合方法和基于颗粒的耦合方法等。
这些方法通过将宏观与微观之间的关联建立起来，能够在不同尺度下模拟流体系统的动力学行为。
多尺度计算平台的构建为了有效地进行多尺度流体动力学建模与仿真，需要构建相应的多尺度计算平台。
多尺度计算平台包括硬件平台和软件平台两个方面。
硬件平台主要涉及计算机的配置与构建，以满足多尺度流体动力学计算的需求。
基于SPH粒子法的汽车高压油箱碰撞CAE计算分析
基于SPH粒子法的汽车高压油箱碰撞CAE 计算分析作者：刘豪王康徐莉关永学付康来源：《时代汽车》2024年第10期摘要：文章基于汽车车体结构、高压燃油箱及其周围零部件组成的子模型，采用LS-DYNA显式求解器，利用SPH 粒子技术，针对整车正面碰撞、侧面碰撞以及后面碰撞过程中，高压油箱周围变形以及其内部油液的晃动对油箱壳体的影响进行有限元模拟和研究。
通过碰撞CAE计算分析，得出碰撞过程中油液晃动对油箱的撞击而产生的应力分布及变化过程，分析油箱的变形、应力、应变分布等情况，可以评估汽车在发生高速碰撞时油箱损伤、破坏情况。
最终通过在某整车高速追尾CAE模拟中的应用，再现了油液SPH 粒子的有效作用。
关键词：CAE计算高压油箱汽车碰撞 SPH粒子法1 引言随着国家强制标准对于《汽车正面碰撞的乘员保护》、《汽车侧面碰撞的乘员保护》、《乘用车后碰撞燃油系统安全要求》三项强制性国家标准开始实施，并且CNCAP规程中也对碰撞后燃油系统的完整性提出了要求，更为严苛标准的执行表现出国家对汽车行驶安全的重视。
乘用车碰撞燃油系统安全的衡量标准主要是依据在国标工况和CNCAP工况中的汽车碰撞试验，主要检验汽车发生碰撞时燃油箱的安全性能。
主要针对汽车碰撞过程中和碰撞后燃油泄漏情况、燃油箱壳体完整情况、等检测项目进行检验[1]。
为了考察传统汽车燃油箱/混合动力汽车高压油箱在碰撞时可能有起火或爆炸的风险，以及汽车行驶过程中油箱内油液长时间晃动会使油箱结构连接件松动，结构局部磨损或产生裂纹而造成燃油泄漏。
本文基于汽车车体结构、高压燃油箱及其周围零部件组成的子模型，采用LS-DYNA显式求解器，利用SPH 粒子技术[2][3]，针对整车正面碰撞、侧面碰撞以及后面碰撞过程中，高压油箱周围变形以及油箱内部油液的晃动对油箱壳体的影响进行有限元模拟和失效分析研究。
通过碰撞仿真分析计算，进而得出碰撞过程中油液晃动对油箱的撞击而产生的应力分布的变化过程，分析高压油箱的变形、应力、应变分布等情况，可以考察整车在撞击时油箱发生的破坏情况[4]。
fluent 颗粒轨迹法
fluent 颗粒轨迹法颗粒轨迹法（Discrete Element Method，简称DEM）是一种数值模拟方法，广泛应用于颗粒运动和固体颗粒的力学行为研究中。
它基于颗粒单元之间的相互作用力和运动规律，模拟颗粒在不同环境中的运动和变形，具有较高的精度和可靠性。
本文旨在介绍颗粒轨迹法的基本原理、应用领域以及该方法在科学研究和工程实践中的价值。
一、颗粒轨迹法的基本原理颗粒轨迹法基于对颗粒和固体的离散建模，并模拟颗粒之间的相互作用力和运动规律，从而推断颗粒的运动轨迹。
它的基本原理可以概括为以下几个步骤：1. 颗粒离散化：将研究对象（如颗粒堆、颗粒流动等）划分为许多小颗粒，并对每个小颗粒进行参数化描述，如质量、形状、运动状态等。
2. 相互作用力模型：确定颗粒之间的相互作用力，并根据不同的场景和颗粒性质选择合适的模型。
常见的相互作用力模型包括弹簧-阻尼模型、Hertz接触力模型等。
3. 运动方程求解：根据颗粒的质量、受力情况和初始边界条件，求解颗粒的运动方程，如牛顿第二定律等。
通过迭代求解，可以得到颗粒在不同时间步长下的位置和速度等信息。
4. 边界条件处理：对于处于系统边界位置的颗粒，需要考虑边界条件对其运动的影响，如墙面反射、约束条件等。
5. 时间步进：按照预设的时间步长，不断更新颗粒的位置和速度，推进颗粒的运动轨迹。
同时，对于颗粒之间的相互作用力，也需要进行迭代计算。
二、颗粒轨迹法的应用领域颗粒轨迹法的应用领域非常广泛，涉及材料科学、土力学、生物力学、流体力学等多个领域。
以下为其常见的应用场景：1. 颗粒流动：用于模拟颗粒物质在管道、喷嘴等装置中的流动行为，研究颗粒的输送、堵塞以及流体力学特性。
2. 地质工程：用于研究土壤、岩石等颗粒材料的力学特性、变形行为和崩塌机制，为土木工程和矿山开发提供科学依据。
3. 粉体工程：用于模拟粉体的流动、混合、分离等过程，优化工业装置的设计和操作参数，提高生产效率和质量。
基于SPH方法与ALE方法的圆盘水漂对比研究
基于SPH方法与ALE方法的圆盘水漂对比研究华厦;邹恒;徐鹏;赖豪杰;朱峰;朱卫华【摘要】采用有限元软件包ANSYS/LS-DYNA,针对圆盘击水的过程进行数值模拟分析.在研究中分别采用基于光滑粒子流体力学的方法和基于有限体积法的ALE法的两套方案计算,并分别对比计算了圆盘成功击水的相应的临界角度以及自转的影响.并将两套方案与试验结果作对比,从而得出一些具有工程参考价值的图表曲线.%Based on the finite element package ANSYS/LS-DYNA, numerical simulation analysis for the disc splashing into the water process are researched. The two options, ALE algorithm based on the finite volume method and SPH algorithm based on smoothed particle hydrodynamics method were used to calculate in the study, and calculation of the critical angle of the disc successfully splashing into the water and the effect of rotation, the two options compared with the experimental results, so as to arrive with the project reference value of graphic curves.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2013(013)002【总页数】4页(P421-424)【关键词】ALE;SPH;水击跳弹;LS-DYNA【作者】华厦;邹恒;徐鹏;赖豪杰;朱峰;朱卫华【作者单位】河海大学大禹学院,南京211100;河海大学大禹学院,南京211100;河海大学大禹学院,南京211100;河海大学大禹学院,南京211100;河海大学港口航道及近海工程学院,南京211100;河海大学理学院,南京211100【正文语种】中文【中图分类】O368水漂作为击水弹跳的一个最常见的现象，是一个包含多重原理的复杂力学过程［1］，其影响因素包括固体与液体和气体的多向耦合作用。
lammps最常用的数值方法
lammps最常用的数值方法LAMMPS最常用的数值方法引言LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一种广泛应用于分子力学模拟的开源软件。
在LAMMPS 中，数值方法是模拟的核心。
本文将详细介绍LAMMPS中最常用的数值方法。
分子力学模拟基础分子力学模拟基于牛顿力学，通过数值方法模拟原子或分子之间的相互作用。
这些相互作用力可以通过势函数表示。
以下是LAMMPS中常见的数值方法：分子动力学（Molecular Dynamics, MD）MD是一种经典的分子力学模拟方法，通过求解牛顿方程模拟粒子在力场中的运动。
MD方法具有高计算效率和适用于长时间尺度模拟等优点。
以下是LAMMPS中常用的MD方法：•Velocity-Verlet算法：Velocity-Verlet算法是MD 中最常用的积分算法之一。
它根据粒子的速度和加速度迭代更新粒子的位置和速度。
•NVE集团法：这种方法可以保证系统的粒子数（N）、体积（V）和能量（E）不变。
通过在数值积分过程中固定这些变量，可以模拟封闭系统的动力学性质。
蒙特卡罗（Monte Carlo, MC）MC方法通过随机选择和更新粒子的状态，在相空间中搜索最稳定或最佳结构。
MC方法常用于研究温度等参数对系统性质的影响。
以下是LAMMPS中常用的MC方法：•Metropolis算法：Metropolis算法是MC模拟中最常用的一种方法，通过接受或拒绝状态转移来模拟系统的平衡状态。
•其他MC算法：LAMMPS还提供了各种其他MC算法，包括重粒子MC、聚集体MC等。
束缚动力学（Brownian Dynamics, BD）BD方法模拟粒子在溶液中受到的随机力和耗散力的作用下的运动。
它常用于模拟细胞、胶体、高聚物等系统。
以下是LAMMPS中常见的BD 方法：•Langevin算法：Langevin算法模拟系统受到的随机力和耗散力。
流体粘度测量方法
流体粘度测量方法流体粘度是流体内部分子间相互作用力的一种表现，表示流体对剪切应力的抗拒能力。
粘度是衡量流体内部黏滞程度的物理量，粘度的高低直接影响了流体的流动性能和工艺过程的效果。
因此，流体粘度的测量和控制对于许多领域的工业生产和科学研究具有至关重要的意义。
下面将介绍常见的流体粘度测量方法。
1.均质滴下法：将待测流体滴入顶端精细针孔的滴漏瓶中，通过记录滴液下降的时间来计算粘度。
2.转矩型绝对粘度计：通过旋转测量毛细管或转子，测量转子所受到的阻力，从而计算出流体的绝对粘度。
3. 管径型（Ostwald）黏度计：通过将待测流体注入两个不同直径的毛细管中，测量流体通过毛细管所需的时间，从而计算出粘度。
1.流波法：通过在管道中产生固定频率的流波，并测量流波的传播速度和振幅变化来计算相对粘度。
2.温度法：在一定温度下，通过测量流体的流动时间或流速和流程来计算相对粘度。
3.粒子法：通过添加磁性或光敏颗粒，测量颗粒在流体内的运动速度和扩散现象来计算相对粘度。
三、黏度指数测量方法流体的黏度指数是衡量流体粘度随温度变化情况的一个指标，一般用于评估流体的温度依赖性。
常见的两种测量方法是：1.温度扫描法：通过使用黏度计，在不同温度下测量流体的粘度，并利用得到的数据进行回归分析，从而计算黏度指数。
2.系数法：通过测量两种不同温度下流体的黏度，并使用线性回归分析计算出黏度指数。
流体粘度的测量方法有很多种，每种方法都有其适用范围和优缺点。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的测量方法。
此外，随着技术的不断发展和改进，新的流体粘度测量方法也在不断涌现，不仅提高了测量的准确性，还提高了测量的速度和便捷性。
EDEM软件介绍
基于离散元方法的EDEM软件介绍2012年09月离散元方法简介传统的力学研究都是建立在连续性介质假设的基础上的，即认为研究对象是由相互连接没有间隙的大量微团构成。
然而，这种假设在有些领域并不适用，如：岩土力学。
1971年，CUNDALL提出的一种处理非连续介质问题的数值模拟方法，离散元方法（Discrete Element Method，简称DEM），理论基础是结合不同本构关系（应力-应变关系）的牛顿第二定律。
随后，这种方法被越来越广泛的应用于涉及颗粒系统地各个领域。
通过求解系统中每个颗粒的运动学和动力学方程（碰撞力及场力），不断地更新位置和速度信息，从而描述颗粒系统行为。
EDEM软件介绍EDEM主要由三部分组成：Creator、Simulator和Analyst。
Creator是前处理工具，完成几何结构导入和颗粒模型建立等工作；Simulator是求解器，用于模拟颗粒体系的运动过程；Analyst是后处理工具，对计算结果进行各种处理。
图1.1 EDEM结构框架及功能Creator——EDEM的前处理工具EDEM的前处理工具Creator主要完成建模工作，包括：材料参数设置，确定颗粒形状、颗粒产生方法、几何设备导入及运动特性描述等。
Creator的颗粒几何形状建模现实世界中，颗粒状物质形状各异、千差万别，而形状对颗粒体系的运动情况又有着重要的影响。
EDEM的前处理工具可以精确描述颗粒的几何外形，Creator 通过球面填充技术，将颗粒的表面用若干球面的组合表征，不仅能体现颗粒的非球形特征，又可以使颗粒的接触满足球面接触的物理模型。
图1.2 颗粒建模界面图1.3 采用球面填充方法表征颗粒形状图1.4 各种形状的颗粒颗粒工厂技术EDEM特有的颗粒工厂技术（Particle Factory TM），可以根据用户需要，设置颗粒的初始位置、生成速率、颗粒种类、粒径分布等。
图1.5 按正态分布生成的颗粒图1.6 指定颗粒生成的位置（红色区域）EDEM的材料数据库EDEM的材料数据库允许客户将所关注领域内的各种材料整理成库，在每次建模仿真时，直接从库里导出，不仅减少了用户建模时查找数据的繁琐工作，实现了相关数据的管理和积累。
ansys CFX 功能介绍
CFX 是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD 软件，是英国AEATechnology 公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发，诞生在工业应用背景中的CFX 一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求，并以其在这些方面的卓越成就，引领着CFD 技术的不断发展。
目前，CFX 已经遍及航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、火灾安全、冶金、环保等领域，为其在全球6000多个用户解决了大量的实际问题。
回顾C F X 发展的重要里程，总是伴随着她对革命性的C F D 新技术的研发和应用。
1995年，CFX 收购了旋转机械领域著名的加拿大ASC 公司，推出了专业的旋转机械设计与分析模块—CFX-Tascflow ，CFX-Tascflow 一直占据着80%以上的旋转机械CFD 市场份额。
同年，CFX 成功突破了CFD 领域的在算法上的又一大技术障碍，推出了全隐式多网格耦合算法，该算法以其稳健的收敛性能和优异的运算速度，成为CFD 技术发展的重要里程碑。
CFX 一直和许多工业和大型研究项目保持着广泛的合作，这种合作确保了CFX 能够紧密结合工业应用的需要，同时也使得CFX 可以及时加入最先进的物理模型和数值算法。
作为CFX 的前处理器，ICEM CFD 优异的网格技术进一步确保CFX 的模拟结果精确而可靠。
2003年，CFX 加入了全球最大的CAE 仿真软件ANSYS 的大家庭中并正式更名为ANSYS CFX 。
我们的用户将会得到包括从固体力学、流体力学、传热学、电学、磁学等在内的多物理场及多场耦合整体解决方案。
ANSYS CFX 将永远和我们的用户伙伴一起，用最先进的技术手段，不断揭开我们身边真实物理世界的神秘面纱。
产品关键词发展历史● 精确的数值方法● 快速稳健的求解技术● 丰富的物理模型● 领先的流固耦合技术● 集成环境与优化技术● 专业的旋转机械流动分析模块● 先进的网格技术ANSYS CFX产品特色ANSYS CFX是全球第一个在复杂几何、网格、求解这三个CFD传统瓶径问题上均获得重大突破的商业CFD软件。
道路交通的流体物理模型与粒子仿真方法
道路交通的流体物理模型与粒子仿真方法道路交通是一个复杂的系统，它涉及到不同车辆的运动、行驶路线和相互作用。
为了更好地理解和管理道路交通，科学家们已经开发了许多流体物理模型和粒子仿真方法。
流体物理模型是一种用来描述物理现象的数学模型，可以用来分析道路交通中的车辆流动。
最常用的流体物理模型是Lighthill-Whitham-Richards（LWR）模型。
LWR模型基于质量守恒和动量守恒原理，将车辆流动看作是连续的流体流动。
LWR模型可以用来预测交通拥堵的形成和消除，以及交通流量的变化。
另一种常用的流体物理模型是Aw-Rascle-Zhang（ARZ）模型。
ARZ模型考虑了车辆的加速和减速行为，以及车辆间的交互作用。
ARZ 模型可以用来预测交通拥堵的出现和扩散，以及车辆行驶速度和密度的变化。
除了流体物理模型外，科学家们还开发了许多粒子仿真方法，用来模拟道路交通中车辆的运动和相互作用。
最常用的粒子仿真方法是离散元方法（DEM）。
DEM模型将车辆看作是离散的粒子，考虑了车辆间的碰撞和摩擦力。
DEM模型可以用来模拟车辆的运动、碰撞和停车等行为。
另一种常用的粒子仿真方法是基于人工智能的方法，如基于神经网络的模型、遗传算法和粒子群算法等。
这些方法可以用来预测交通流量、拥堵和车辆行驶路径等。
基于人工智能的方法不仅考虑了车辆的物理特性，还考虑了驾驶员的行为和决策，可以更加准确地预测道路交通的情况。
总之，道路交通的流体物理模型和粒子仿真方法为我们提供了一种理解和管理道路交通的有效手段。
未来，这些方法将继续得到发展和应用，为我们创造更加安全、高效和可持续的道路交通系统。
pfc颗粒流计算
pfc颗粒流计算摘要：一、引言二、PFC 颗粒流计算的原理1.PFC 简介2.颗粒流计算的基本原理三、PFC 颗粒流计算的应用领域1.工业生产过程的优化2.环境工程3.生物医学4.其他领域四、PFC 颗粒流计算的优点与局限性1.优点2.局限性五、结论正文：PFC 颗粒流计算是一种基于粒子法（Particle Method）的计算技术，广泛应用于工业生产过程的优化、环境工程、生物医学等领域。
本文将详细介绍PFC 颗粒流计算的原理、应用领域、优点与局限性。
一、引言PFC 颗粒流计算作为一种先进的数值模拟技术，能够有效地解决颗粒流体系统中涉及到的各种复杂问题。
为了更好地了解PFC 颗粒流计算，本文将从各个方面对其进行详细阐述。
二、PFC 颗粒流计算的原理PFC（Particle Flow Code）是一种基于粒子法的计算技术，通过追踪流体中颗粒的运动轨迹，分析颗粒在流体中的受力情况，从而模拟颗粒流体系统的行为。
1.PFC 简介：PFC 颗粒流计算是一种基于粒子法的数值模拟技术，能够模拟流体系统中颗粒的分布、运动和相互作用。
PFC 计算过程中，首先建立流体系统模型，然后通过数值方法求解流体与颗粒之间的相互作用力，最后模拟颗粒在流体中的运动过程。
2.颗粒流计算的基本原理：在PFC 颗粒流计算中，颗粒被视为具有质量、体积和形状的几何体，流体则被视为连续的物质。
PFC 通过追踪颗粒在流体中的运动轨迹，分析颗粒在流体中的受力情况（如重力、浮力、粘性力等），从而模拟颗粒流体系统的行为。
三、PFC 颗粒流计算的应用领域PFC 颗粒流计算在多个领域具有广泛的应用前景，包括工业生产过程的优化、环境工程、生物医学等。
1.工业生产过程的优化：PFC 颗粒流计算可应用于粉尘污染控制、催化剂载体设计、颗粒材料输送等领域，通过优化工艺参数，提高工业生产过程的效率和安全性。
2.环境工程：PFC 颗粒流计算在环境工程中的应用包括大气颗粒物扩散、土壤侵蚀、泥石流等自然灾害的防治以及污水处理等方面。
fluent 颗粒轨迹法 -回复
fluent 颗粒轨迹法 -回复粒子轨迹法（Particle Trajectory Method）是一种常用的数值模拟方法，用于模拟颗粒在流体中的运动轨迹。
它广泛应用于颗粒流、颗粒沉降、颗粒凝聚、颗粒分散等领域，并被广泛应用于颗粒传输和生物流体力学等复杂现象的研究中。
粒子轨迹法的基本思想是通过将颗粒分为几个质点，并跟踪每个质点的位置和速度来模拟颗粒的运动。
这些质点根据流体速度和力学方程进行计算和更新，从而得到颗粒在流体中的运动轨迹。
该方法的基本假设是颗粒的数量足够大，以至于可以近似将颗粒视为连续介质。
在使用粒子轨迹法模拟颗粒运动时，首先需要确定颗粒的初始位置和速度。
这可以通过实验观测或从其他模拟方法中获得。
然后，根据流体速度场和颗粒的物理性质，计算每个颗粒质点所受到的力和加速度。
力的计算包括浮力、重力、阻力等。
颗粒的轨迹根据质点的速度和位置进行更新，直到达到模拟结束的条件或达到最大模拟时间。
在模拟颗粒运动时，需要考虑颗粒与流体之间的相互作用。
颗粒与流体之间的作用包括流体速度场对颗粒的影响以及颗粒对流体的影响。
流体速度场对颗粒的影响通过计算流体速度与颗粒速度的差异来确定颗粒质点受到的加速度。
颗粒对流体的影响则通过考虑流体连续性方程、动量方程和颗粒运动方程的耦合来实现。
粒子轨迹法在模拟颗粒运动中具有优势。
首先，它可以模拟颗粒在复杂流动场中的运动，如湍流流动和多相流动。
其次，该方法可以考虑颗粒之间的相互作用，包括颗粒与颗粒之间的碰撞和颗粒与固体界面之间的摩擦。
此外，粒子轨迹法可以模拟颗粒在不同尺度上的运动，从微观颗粒到宏观颗粒流。
然而，粒子轨迹法也存在一些限制。
首先，该方法的计算量较大，尤其在模拟大尺度颗粒流动时需消耗大量计算资源。
其次，由于颗粒之间的复杂相互作用，颗粒运动的模拟结果可能存在一定的误差。
因此，粒子轨迹法通常需要与实验数据进行验证和校准。
2024版年度PFC(颗粒流讲义模拟)课件
PFC(颗粒流讲义模拟)课件CONTENTS•颗粒流基本概念与原理•PFC模拟方法与技术•颗粒流在岩土工程中应用•PFC模拟实验设计与操作实践•PFC模拟结果解读与评估•颗粒流研究前沿与挑战颗粒流基本概念与原理01颗粒流（Particle Flow Code，PFC）是一种基于离散元方法的数值模拟技术，用于模拟颗粒介质的力学行为。
颗粒流中的颗粒可以是任意形状和大小的刚性体，通过接触力相互作用。
颗粒流模拟可以揭示颗粒介质在复杂条件下的宏观力学响应和微观机制。
颗粒流定义及特点颗粒流运动方程与力学原理颗粒流中的每个颗粒都遵循牛顿第二定律，即F=ma，其中F为作用在颗粒上的合力，m为颗粒质量，a为颗粒加速度。
颗粒间的接触力包括法向接触力和切向接触力，分别由弹性变形和摩擦产生。
颗粒间的接触力可以通过接触模型（如Hertz接触模型、线性接触模型等）进行计算。
引力和斥力通常与颗粒间的距离有关，可以通过势能函数进行描述。
摩擦力是阻碍颗粒间相对滑动的力，与接触面的粗糙度和法向压力有关。
颗粒间相互作用力包括引力、斥力、摩擦力等，这些力共同决定了颗粒的运动和排列方式。
颗粒间相互作用力分析宏观表现与微观机制联系颗粒流的宏观表现（如流动、堆积、破裂等）是由微观机制（如颗粒形状、排列方式、相互作用力等）决定的。
通过分析微观机制可以揭示宏观表现的内在原因，为优化颗粒流模拟提供指导。
同时，宏观表现也可以为微观机制的研究提供实验验证和理论支持。
PFC 模拟方法与技术0203离散元法的应用领域岩土工程、粉体工程、颗粒流模拟等。
01离散元法基本原理基于牛顿第二定律，通过计算颗粒间的相互作用力来模拟颗粒运动。
02离散元法与有限元法的区别有限元法将连续体划分为有限个单元，而离散元法将研究对象划分为离散的颗粒。
离散元法简介PFC软件功能介绍PFC软件概述PFC是一款专门用于模拟颗粒流的软件，具有强大的计算功能和可视化界面。
软件主要功能建立颗粒模型、设置模型参数、进行模拟计算、输出结果与可视化等。
mps粒子法
MPS粒子法引言MPS粒子法（Moving Particle Semi-implicit method）是一种基于粒子系统的计算方法，常用于模拟流体、气体、弹性体等物质的运动行为。
它可以高效地处理复杂的流体现象，如液滴碰撞、细微的表面张力效应和湍流等。
本文将详细探讨MPS粒子法的原理、应用以及优缺点。
MPS粒子法原理粒子离散化MPS粒子法最基本的思想是将物质划分为许多微小的粒子，通过模拟这些粒子之间的相互作用来模拟整个物质的运动行为。
每个粒子都有一定的质量、速度和位置，并根据物质的特性进行相应的计算。
粒子间相互作用粒子间的相互作用是MPS粒子法的核心。
通过引入一些力学模型和物理定律，可以计算出粒子之间的相互作用力。
这些相互作用力可以是各种各样的，如引力、斥力、表面张力等。
通过对粒子之间的相互作用力进行计算，可以模拟物质的运动行为。
粒子的运动方程MPS粒子法通过求解粒子的运动方程来模拟物质的运动行为。
运动方程可以根据牛顿第二定律得到：F = ma，其中F是粒子所受的合外力，m是粒子的质量，a是粒子的加速度。
通过对粒子的运动方程进行求解，可以得到粒子在下一个时间步的位置和速度。
MPS粒子法应用MPS粒子法广泛应用于流体力学、材料科学、生物医学等领域。
以下是一些常见的应用场景：流体模拟MPS粒子法在流体模拟中具有很高的效果。
它可以模拟液体、气体的运动行为，包括流体的流动、湍流、液滴的碰撞等。
MPS粒子法在流体模拟中的应用可以帮助工程师更好地理解和设计流体系统，如水力发电站、河流的水力特性等。
弹性体模拟MPS粒子法也可以应用于弹性体模拟。
弹性体是指具有一定形变能力的物质，如橡胶、弹簧等。
通过模拟粒子之间的相互作用力，可以模拟弹性体的形变和回弹过程。
这对于研究材料的力学性能和设计弹性体结构具有重要意义。
医学仿真MPS粒子法在医学仿真中也有广泛的应用。
例如，可以使用MPS粒子法模拟血液在血管中的流动行为，进而研究血液的输送能力和血管的病变情况。
流体力学中的流体流动的分析方法
流体力学中的流体流动的分析方法流体力学是研究流体运动和其它力学性质的学科。
在流体力学中，流体流动的分析方法起着至关重要的作用。
本文将介绍流体力学中常用的流体流动分析方法，包括拉格朗日法和欧拉法。
一、拉格朗日法拉格朗日法是一种基于微观粒子运动的流体流动分析方法。
它假设流体中的每个微观粒子都遵循牛顿力学定律，即受到外力和流体内部力的作用。
通过追踪每个微观粒子的运动轨迹，可以获得流体流动的具体信息。
在拉格朗日法中，流体流动可以用流体粒子的速度场来描述。
速度场是指在每个点上流体粒子的速度向量。
通过对速度场进行数值模拟或实验测量，可以得到流体的速度分布情况。
此外，拉格朗日法还可以用于研究流体流动中的湍流和运动物体的流动等问题。
二、欧拉法欧拉法是一种基于宏观流体性质的流体流动分析方法。
它假设流体是连续的，并且在每个点上都存在局部的物理量，如密度、压力和速度等。
通过对这些物理量的空间分布进行建模，并结合质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本方程，可以得到流体的整体性质和流动规律。
在欧拉法中，流体流动可以用宏观流量进行描述。
流量是指通过某个横截面的流体质量或体积的时间变化率。
通过对流量进行数值计算或实验测量，可以获得流体的流量分布情况。
欧拉法广泛应用于研究流体流动的宏观特性，如流体的压力分布、流速分布以及流体的输运性质等。
综上所述，流体力学中的流体流动分析方法主要有拉格朗日法和欧拉法。
拉格朗日法通过追踪流体粒子的运动轨迹，研究流体流动的微观特性；欧拉法通过对流体的宏观性质进行建模，研究流体流动的宏观特性。
这两种方法在流体力学中都具有重要的应用价值，能够帮助我们深入理解流体流动的本质和规律。
但需要注意的是，拉格朗日法和欧拉法都是近似的理论模型，在实际应用中会受到一些假设和限制条件的影响。
因此，在具体问题的研究中，我们需要根据实际情况选择合适的方法，并结合数值模拟和实验数据进行验证和修正，以获得更精确的流体流动分析结果。
SPH算法在unity3D的编程实现
2017年第2期信息通信2017 (总第170 期）INFORMATION & COMMUNICATIONS (Sum. No 170) SPH算法在unity3D的编程实现张凌空(华北水利水电大学信息工程学院，河南郑州450046)摘要:U nity3D作为一款专业的成熟的跨平台3D游戏开发引擎。
在虚拟仿真上有着其他3D软件无法替代的作用，尤其 是U n ity引擎下所支持的C#和JavaScript两种编程语言及它所支持的几乎所有的美术资源文件格式。
为创造出精彩的 游戏和虚拟仿真内容提供有力的支持。
SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics平滑粒子流体动力学)方法作为流体仿真 方法，在流体灾害仿真领域有着广泛的应用，如洪水仿真，泥石流仿真等。
文章把SPH算法的流体仿真应用到U nity3D 中，使用U nity3D的C#编程与实现了水流体的运动仿真效果。
关键词：SPH算法;unity3D;编程实现中图分类号:TP235 文献标识码:A文章编号：1673-1131(2017)02-0053-04〇引言水，世间万物之源，世间最完美的形态；烟，虚无的漂亮，诗般的遐想；雾，梦幻的缥渺，乘云欲归般的意境;火，希望之 源，黑暗的圣光。
当得到这些赞美时，这些流体的表现也为三 维制作带来了难题，随着好莱坞影像工业技术的不断创新，这 些难题已经被逐一克服。
但是，对自然景观的真实性和实时 性模拟时无法同时达到完美，尤其是对流体的真实物理运动 的模拟提出更高挑战，这是因为传统方法很难精确地展现流 体的形状和运动细节。
随着计算机技术的发展，目前，计算机 流体仿真的研宄重心主要集中在两个方面：灾害仿真与流体 动画[1]。
随着流体仿真技术在军事、游戏、地质灾害、虚拟仿真 中应用，流体仿真要求不断提高，因此，基于物理的方式来实 现流体的仿真开始被各大学者开发与应用。
在基于物理的方 法中，N-S方程被人们认为是目前描述流体运动最佳的方式。
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螺旋输送机的输送分析
因 为M P S - RY U J I N 不 需 要制 作 网 格，所以 能 够 设 置 复 杂 的 运动。 并且，由于能 够复数设定物理特性不同的粒子，实现了不ห้องสมุดไป่ตู้同材料的输送分析。
Head Office: Queen’s Tower C15F, 2-3-5 Minatomirai, Nishi-ku,Yokohama, Kanagawa 220-6215 Japan TEL +81(0)45-650-6650 FAX +81(0)45-650-6653
Toyota Technical Center: 2-204-5, Miyukihommachi,Toyota, Aichi 473-0901 Japan TEL +81(0)565-25-3830 FAX +81(0)565-25-3831
粒子行为
表面压力（累积） 表面流量（累积）
不需要固体网格模型
MPS－RYUJIN的特征
表现液面的大变形、飞沫和破浪
大幅消减建模工时 几周→不到几天
非常适合使用传统方法 很难分析的搅拌、溅出、清洗等
海啸分析
使 用 地 形 和 建 筑 物 的 形 状 数 据 进 行 海 啸 分析 的 案 例 。使 用 RY U J I N 对 海 啸 进 行 分析时，能够分析由碎波产生的波浪分裂和合体、波浪 速度、高度、以及对构造物 的压力等。 所以，不仅仅 是海啸，波 压、越 波 量以 及构 造物的移动量等对构造物的影响均可以进行 评估。
●并行计算功能 使用OpenMP的并行线程计算功能 使用MPI2的并行处理计算功能 混合并行计算功能 New! （节点间的并行处理·节点内并行线程可同时进行）
●推荐硬件配置等 硬件 CPU AMD Opteron以上 Intel Core2 2GHz以上 RAM 2GB以上（64bit运行时需要8GB以上） 硬盘 HDD空余容量10GB以上 软件 OS Windows XP SP3（32bit/64bit) Windows 7/ Vista（32bit/64bit) Red Hat Enterprise Linux Release4以上（32bit/64bit) ＊其他的发行版的话，内核版本2.4以上可以运行，但不保证运行正常
Utsunomiya Technical Center: Chuo Utsunomiya Building 2F, 3-1-1 Higashishukugou, Utsunomiya,Tochigi 321-0953 Japan TEL +81(0)28-610-0870 FAX +81(0)28-610-0871
TM
粒子法流体分析软件 www.ftr.co.jp
实现了更大规模的详细流体分析
MPS－RYUJIN将流体的流动用自己特有的方法置换成粒子运动的粒子法，是一款在齿轮搅拌、 清洗、溅出等液面大幅度变化复杂流动分析方面十分优秀的软件。 使用了粒子法的结果是，省去了原来划分网格的准备工作，能够快速执行流体分析，使软件实 现了优越的工作效率和可用性。 并且在最新的版本中使用了自己特有的动态负荷分散技术，实现了更大规模更加快速的计算能 力。
后传动轴齿轮搅拌分析
用多边形表现的齿轮旋转时润滑油 分析例。 对 于 不 断 剧 烈 变 化 的 液 面 和 包 含飞 沫 激 烈 流 动 的 计 算 ，正 是 M P S RYUJIN最拿手的领域。 在 最 新版本中 ，实现了考虑 到 外气 压压力变化因素的计算。
淋浴清洗分析
淋浴喷嘴喷出的液体对车身 全体清洗的分析 例。不仅仅是产 品 表 面 的 压 力，还 求出到 达 表 面 的 液 体 流 量 和 流 速 ，并 据 此 计算 出 应 力，从而 实 现了清 洗 效 果评 估。
MPS-RYUJIN功能一览
预置·发布功能
●文件读取 粒子文件（.pcl） …粒子坐标、速度、圧力、粒子数密度 设定文件（.pos） …视点、配色的设定信息 形状文件（.ply） …独自的多边形状文件、三角形要素、特性ID、 可以读入STL格式（.stl）或者Nastran格式（.nas） 计算条件文件（.slv） …计算参数、选项、物理特性
●分析条件 流体计算参数（影响半径、Courant条件、计算领域等） 移动边界条件（粒子·多边形壁的旋转、震动、平移、多轴旋转） 刚体的约束条件（轴·弹性约束、旋转扭矩输入） 荷重条件（重力、任意时间变化的惯性力） 各种热边界条件（断热、温度固定、发热、在边界的热传导率） 物理条件（密度、动粘度、表面张力系数、热容量、热传导系数） 压力震动低减功能 New!
●视图操作 基本操作…旋转、平移、扩大缩小 剪切显示…点击鼠标移动剪切面（平移、旋转）、 适用复数（最大3个）的剪切面 切片显示…点击鼠标移动切片面（平移）、 设定切片厚度
求解器功能
●分析功能 非压缩粘性流体分析（3维非定常） 自由表面ɿ可考虑表面张力、接触角、大气压New! 热分析ɿ流体的热传导、构造物的热传导（只限粒子模型） 固体流体间的热传递、（根据质量密度的温度变化）浮力 因温度变化的粘性变更 流体刚体联合分析（多边形模型可 New） 流入条件（移动流入条件·Shower条件 New!） 考虑内压的压力计算 New! 表面流量·表面速度计算 New! 搅拌扭矩计算
●描画功能 ◎粒子 名称…以粒子类型单位命名 颜色…固定、混合、等高线（流速、压力） 形式…点显示、球显示（指定粒子直径）、切换显示／非显示 特性…显示剪切、切片时适用与非适用设定 ◎多边形 名称…以模型单位命名 形式…实体、线框、 透明显示（透明度设定）、显示／非显示切换 特性…显示剪切、切片时适用与非适用设定 ◎流线轨迹 颜色…固定、混合、等高线（流速） 形式…线的粗细、显示区间设定、显示／非显示切换 ◎图表 根据时间序列图表（.csv）的图表制作功能 ◎其他 等高线工具栏、文档（任意文字列、字体样式设定）