comsol多物理学^®5.3释放亮点

CFD模块更新

对于CFD模块的用户，comsol多物理学^®版本5.3为曲面表面，代数多机求解器（AMG）带来了新的V2-F湍流模型，可极大地改善解决CFD模拟的求解，并自动对墙壁进行自动处理，以提供高精度的湍流流量。在下面浏览这些和更多CFD模块更新和功能。

V2-F湍流模型的新流体流量接口

V2-F湍流模型是K-ε湍流模型的扩展，为具有强湍流各向异性的流动提供了高度精确的溶液。何时使用这种湍流模型的示例是在弯曲表面上发生流动时，例如图像中呈现的旋风分离器中。该模型成功捕获了流动模式，包括自由涡流，在旋风模拟中本质上很难，并且在很大程度上不可能使用标准的两方程式湍流模型执行。

应用库链接：
氢化气管中的流动

自动壁式湍流处理

墙壁结合的湍流的新功能允许在求解模型时在低雷诺数湍流模型公式和壁功能之间进行自动切换。该功能可用，默认情况下用于以下湍流模型：代数Yplus，L-Vel，K-ω，SST，低雷诺数K-ε，Spalart Allmaras和V2-F。

如果靠近壁的网格分辨率足够，则使用低雷诺公式。但是，当网格太粗糙时，壁功能与所选的湍流模型一起自动使用。两者之间的切换可以在同一模型中发生。自动处理湍流壁的功能提供了您的网格分辨率允许的准确性，同时还继承了墙壁功能提供的鲁棒性。

使用自动墙处理的示例应用程序库路径：
cfd_module/single-phase_benchmarks/pipe_elbow

湍流模型之间的自动翻译

建模湍流的成功策略是从相对简单的湍流模型开始，以了解系统并进行故障排除模型设置。一旦您拥有合理的结果，下一步可能是一个更复杂的（甚至更高的计算昂贵）湍流模型，以提高准确性。

为此，我们引入了一种新功能，将湍流变量从一个湍流模型转换为另一个功能。这意味着您不必重新定义第二个湍流模型的域设置和边界条件。此外，您可以将现有解决方案用作最初的条件，以提高鲁棒性和更快的转化速度，以解决第二个湍流模型问题的解决方案。

CFD的代数多机（AMG）求解器

平滑的聚合代数多机（SA-AMG）方法已扩展到与Comsol Multiphysics中CFD的专业Smoothers合作^®：SCGS，Vanka和Sor Line。

使用替代的几何多机（GMG）求解器通常需要考虑几个网格级别，这在试图用不同尺寸的不同几何细节网格和求解模型时可能会产生问题。SA-AMG求解器仅需要一个网格级别，使网格划分过程变得更加容易，解决过程对于大问题和“困难”几何形状更加健壮。

例如，在太阳能电池板的流体结构相互作用模型（在图像中）中，支撑面板的支柱和梁与周围的空气域相比很小。尺寸的这种差异使得很难有效地将空气域与较小的零件和组件融合在一起，如果要创建三个不同尺寸的网格，这将变得更加困难。SA-AMG求解器仅需要一个网格级别，这要容易得多。

应用程序库路径用于使用AMG求解器用于CFD的示例：
cfd_module/single-phase_benchmarks/ahmed_body
cfd_module/nonisothermal_flow/Expracement_ventilation

新的配方和高架数流的教程

这高压数流界面将动量方程与接近或高于马赫1的无粘性流量的能量方程组合在一起。现在通过开发动量方程式的表述来改进它，以提高准确性。此外，在应用程序库中介绍了三个新的教程模型：Euler Bump 3D，扩展风扇和超音速弹出器教程。这些示例所有的都从科学研究中再现了结果。

应用程序库路径高压数流教程：
cfd_module/high_mach_number_flow/euler_bump
CFD_MODULE/HIGH_MACH_NUMBER_FLOW/ASSUPTION_FAN
cfd_module/high_mach_number_flow/supersonic_ejector

新的内壁边界条件

这达西的律法，，，，理查兹方程， 和两阶段达西定律界面现在可以定义薄内壁。这内壁功能有助于避免嵌入多孔介质中的嵌入薄薄的不可渗透结构，例如固定墙，板，板等，从而减少计算时间和资源。

新的较薄的障碍边界条件

在里面达西的律法和理查兹方程接口，您现在可以在内部边界上定义可渗透墙较薄的障碍边界条件。这些内部边界通常用于表示较薄的低渗透率结构。与较薄的障碍边界条件，您避免了薄薄的结构，例如土工布或穿孔板，从而减少计算时间和资源。

新教程：与流动相互作用和声学相互作用的Helmholtz谐振器

Helmholtz谐振器用于排气系统，因为它们可以减弱特定的狭窄频带。系统中流动的存在改变了谐振器的声学特性和子系统的传输损失。在此教程模型中，Helmholtz谐振器位于主管的侧分支。引入流动时，研究了通过主管的传输损失。

平均流量是用MA = 0.05和MA = 0.1的SST湍流模型计算的。然后使用声音问题解决线性化Navier-Stokes，频域（LNS）界面。平均流速，压力和湍流粘度与LNS模型耦合。将结果与期刊论文中发现的测量值进行了比较，幅度和共振位置与测量数据（如1D图中看到）非常吻合。衰减和流动效应之间的平衡需要严格建模，以使共振位置正确。

注意：此模型同时需要声学模块和CFD模块。

应用程序库路径：
Acoustics_module/aeroacoustics_and_noise/helmholtz_resonator_with_flow

新的多孔介质中的反应流动界面

通过新的新型床，整体反应器和其他催化异质反应器进行建模，通过新的新型反应器进行了实质性的简化多孔介质中的反应流动多物理接口。这定义了化学物种在多孔介质流中的扩散，对流，迁移和反应，而无需设置单独的界面并将它们搭配。多物理界面自动结合了异质催化建模所需的所有耦合和物理界面，以及多孔培养基流以及稀释或浓缩化学物种运输所需的耦合和物理界面。

由于这种多物理接口对层流和湍流的类似接口进行了补充，因此您可以切换或定义新的耦合到其他类型的流量模型，而无需重新定义并为参与物理现象设置新接口。设置窗口允许您选择要建模的流动类型以及化学物种的运输，而不会失去任何定义的材料特性或反应动力学。这意味着您可以比较一个反应器中的自由和多孔介质中的不同反应器结构或模型流，即使连接了两个策略（请参见图像）。

使用新的应用程序库路径多孔介质中的反应流动界面：
Chemical_reaction_Engineering_module/vactors_with_porouscatalyst_porous_reactor

新的骨折中稀释的物种的运输界面

与其长度和宽度尺寸相比，裂缝的厚度非常小。由于大小尺寸的较大差异所带来的宽高比，通常必须通过必须隔离裂缝表面的厚度，而不得不通过隔离裂缝表面的厚度来建模化学物种在这种裂缝中的运输。新的骨折中稀释的物种的运输界面将裂缝视为壳，其中仅将横向尺寸啮合为表面网格。

该界面使您可以定义平均断裂厚度，以及在裂缝被认为是多孔结构的情况下的孔隙率。对于化学物种的运输，该界面允许定义有效的扩散率模型包括孔隙率的影响。对流运输可以耦合到薄膜流接口或通过包含您自己的方程式来定义流体流过裂缝的流动。另外，可以将化学反应定义为在裂缝，表面或包含裂缝的多孔培养基中发生。

断裂表面在多孔介质中运输稀释的物种界面

如果运输发生在破裂的多孔3D结构中，则断裂边界条件使您可以在薄断裂中建模运输，而不必将其隔离为3D实体。这断裂边界条件包括在多孔介质中运输稀释的物种接口（请参阅图像），并具有与骨折中稀释的物种的运输界面（如上所述）。流体流量和化学物种的转运在3D多孔培养基结构和裂缝中的化学物种转运之间无缝耦合。

下图显示了多孔反应器模型中的浓度场。在模型中，扭曲的裂缝“泄漏”反应物从左到右，比通过多孔介质的传输更深入多孔催化剂。这是因为与周围的多孔催化剂相比，断裂表面的平均孔隙率要高得多，这给出了更高的质量传输速率。