GASFLOW-MPI软件的全流速流动仿真能力可以使用户无需切换求解器可以从低马赫数到从超音速的气体释放,湍流扩散混合,可燃气体云形成,燃烧爆炸及流固耦合换热等物理现象进行一体化仿真。借助GASFLOW-MPI软件的拉格朗日离散粒子模型可以模拟粉尘,液滴等在空间的三维瞬态分布,并在此基础上对传热传质,燃烧爆炸等物理现象进行模拟。这些都是目前可燃气体火灾和爆炸仿真软件在科学研究和工程应用中普遍缺乏而又迫切需要的能力。
GASFLOW-MPI能够兼顾CFD 在科学研究的精度和在大型工程问题中的实用性。高性能计算能力和全流速可压缩N-S算法使得GASFLOW-MPI能够针对较小规模的流动和燃烧问题进行以科学研究为目的的高精度仿真计算。同时,GASFLOW-MPI针对大规模真实尺度工业应用(如核电站,氢能设施,隧道,矿井巷道等)进行了专门的亚网格模型开发与验证,力求取得计算精度和计算代价之间的最佳平衡。用户能基于已有计算几何模型在后期直接嵌入网格内而无需进行网格的重新划分,同时忽略对流动现象无关紧要的几何细节以大幅度提升计算效率。同时,软件中内置了经过充分验证的亚网格模型,基于现阶段有限的计算机算力,使得CFD应用于真实尺度大规模三维工程问题成为可能。
功能亮点
• 三维复杂几何空间气体流动与燃烧。
• 无粘流动,层流流动,湍流流动。
• 低马赫数到超音速范围(M = 0~5)气体流动与燃烧一体化仿真。基于稳定高效的全流速算法(ICE’d ALE)求解三维可压缩纳维-斯托克斯(N-S)方程,无需针对不同流动马赫数切换不同的求解器。
• 多组分气体扩散与混合。
• 湍流模拟:RANS, LES和DNS。
• 燃烧模拟:自发点火,喷射火,湍流燃烧,爆轰。
• 流固耦合传热模拟:对流换热,辐射换热,热传导。
• 拉格朗日粒子模型模拟气溶胶,粉尘与液滴等行为。
• 气体火焰加速和燃爆转变风险快速判断。
• 用于工业尺度大规模工程问题的亚网格模型。
• 基于MPI和计算子域划分的可扩展高性能并行计算能力,可利用超算对大尺度问题进行精细计算
几何建模与计算网格
• 三维CAD模型导入与计算网格自动生成。
• 结构化笛卡尔坐标与圆柱坐标。
• 网格自动加密技术。
• 利用FAVOR技术以结构化矩形网格表达复杂几何结构和多孔介质。
• 利用几何方程快速生成三维固体网格和二维壁面。
• 基于已有固体网格生成孔。
边界条件与初始条件
• 边界条件类型:对称,压力,速度,质量流量,连续,周期性等。
• 支持由文件读入随时间动态变化的边界条件,可同时读入包含多个释放源边界处随时间变化的压力,温度,气体组分数等。
• 全局和局部无滑移与自由滑移壁面。
• 壁面函数。
湍流模拟
• 雷诺平均NS方程(RANS):零方程代数模型,k-e模型, k-o模型, SST k-o模型, DES模型等。
• 大涡模拟(LES)。
• 直接数值模拟。
燃烧与爆炸
• 高速气流自发点火。
• 慢速湍流燃烧。
• 快速湍流燃烧。
• 爆轰。
• 可燃气体类型:氢气,甲烷,乙炔,乙烯,乙烷,丙烷等(可扩展)。
• 丰富的燃烧模型。
• 简化的全局多步化学反应机理模型。
• 丰富的湍流火焰速度关系式。
传热传质模型
• 流固耦合对流换热。
• 辐射传热。
• 固体导热。
• 耦合燃烧爆炸过程,能够精确的计算压力峰值及其衰减过程。
工业尺度工程应用亚网格模型
• 点火器模型,非能动催化复合器,通风冷却系统,喷淋冷却系统,临界流模型,预膨胀模型,抑压水池模型,多孔介质模型,气体金属过滤膜,爆破膜,截止阀,热阱,液氢池模型,液化天然气池模型等
高性能并行计算能力
• 能够运行于大规模Linux超算系统。
• 良好的计算加速比,能够大幅度缩短计算时间。
• 稳定高效的并行线性求解器与预处理器 。