COMSOL CFD Module 6.3

5.4

NOVEDADES

• La simulación de grandes remolinos (Large Eddy Simulation o LES) ahora es seleccionable desde Model Wizard. Las tres nuevas interfaces LES RBVM (residual-based variational multiscale), LES RBVMWV (residual-based variational multiscale with viscosity), y LES Smagorinsky están basadas en métodos multiescala variacionales.
• Dos nuevas interfaces, Phase Transport y Phase Transport in Porous Media, pueden ser acopladas a interfaces de flujo libre y flujo en medios porosos, respectivamente para simular flujo n-fase.
• Nuevos acoplamientos multifísicos predefinidos entre las interfaces de Phase Transport in Porous Media y Darcy's Law: Multiphase Flow in Porous Media.
• Tres nuevos modelos no newtonianos para fluidos con elasticidad limitada: Bingham-Papanastaiou, Herschel-Bulkley-Papanastasiou y Casson-Papanastaiou.
• La opción Fully developed flow para las funcionalidades Inlet y Outlet ahora están disponibles para todos los modelos de turbulencia.
• Todos los modelos de turbulencia están disponible en las interfaces Two-Phase Flow, Level Set y Phase Field.
• Nuevas funcionalidades en Two-Phase Flow que incluyen Interior Wetted Wall tanto para Level Set y Phase Field, y Thin Barrier for Level Set. Las funcionalidades Wetted Wall y Interior Wetted Wall en Two-Phase Flow, Level Set ahora son compatibles con interacción fluido estructura (FSI).
• Otros cambioes en Two-Phase Flow incluyen correcciones de conservación y funciones de forma lineal como la nueva discretización por defecto.
• Nuevas formulaciones para las interfaces Mixture Model y Euler-Euler Model.
• Nuevas condiciones de contorno en las interfaces Mixtures Model: Mixture Continuity y Periodic Flow Condition.
• Una condición de contorno Interior Wall ahora está disponible en las interfaces High Mach Number Flow.
• Formulación actualizada para los nodos Flux y No Flux incluidos en las interfaces Transport of Diluted Species y Transport of Concentrated Species. El flujo relativo al flujo convectivo se prescribe en lugar del flujo total.
• Un nuevo ajuste, Account for Stefan velocity está disponible en los nodos Flux y Mass Fraction en la interfaz de Transport of Concentrated Species.
• El estudio Transient with Initialization, aplicable a algunas interfaces de flujo turbulento, ahora se ha renombrado como Time Dependent with Initaialization.
• La nueva opción, Automatic from physics, para Pseudo time stepping, conmuta entre On y Off, dependiendo de cuando el tipo de modelo de turbulencia se pone a RANS o None.
• El resolvedor por defecto para las interfaces de flujo de fluido ahora tienen la casilla de verificación Reuse sparsity pattern habilitada en la sección Assembly Settings del nodo del resolvedor Advanced. Estos ajustes típicamente reducen el tiempo de cálculo alrededor del 10% en modelos dependientes del tiempo.

5.3a

NOVEDADES

La versión 5.3a incluye un nuevo modelo de turbulencia k-ε realizable, turbulencia inducida por flotabilidad y una condición de contorno de entrada para flujo turbulento completamente desarrollado.

Nueva interfaz de modelo de Turbulent flow, realizable k-ε

La nueva interfaz Turbulent flow, realizable k-ε añade un popular modelo de turbulencia RANS al arsenal de modelos de turbulencia. La mayoría de modelos de turbulencia incluyen restricciones de realizabilidad para asegurar la no negatividad de las tensiones normales de turbulencia, la desigualdad de Schwarz entre cualquier variable fluctuante y para limitar la producción de turbulencia. Sin embargo, el nuevo modelo de turbulencia k-ε realizable aplica la realizabilidad permitiendo que los coeficientes en las ecuaciones de transporte de turbulencia varíen respecto a la tasa de deformación del flujo medio así como k y ε. Esto da como resultado una aproximación más física y suave en los estados limitantes.

Flujo turbulento golpeando un cubo en un ángulo recto con una de las caras. El modelo de turbulencia k-ε realizable evita que la componente de energía turbulenta en la dirección de deformación asuma valores negativos debido a una deformación media rápida.

Todos los modelos de turbulencia ahora están disponibles para máquinas rotativas

La nueva versión del módulo CFD contiene formulaciones listas para usar para todos los modelos de turbulencia cuando se usan junto con maquinaria rotativa. Esto simplifica modelar flujo turbulento con máquina rotativa para cualquier modelo de turbulencia que previamente tenía que ser definida manualmente, en un marco rotativo.

Modelo de una bomba centrifugadora modelada con la nueva combinación de modelo de turbulencia y máquina rotativa.

Todos los modelos de turbulencia ahora están disponibles para las interfaces de Modelo de mezcla y Flujo de burbujas

Las interfaces de Flujo de burbujas y Modelo de mezcla ahora incluyen modelos de turbulencia así como tratamiento automático de paredes, excepto las formulaciones k-ε basada en la ley de pared y k-ε realizable. Adicionalmente se dispone de condiciones de contorno de pared interior, posibilitando tratar impulsores, rotores, bafles, aletas, etc. sin tener que mallar paredes delgadas.

Turbulencia inducida por flotabilidad

La flotabilidad introduce una fuerza de volumen en el volumen del fluido que puede causar naturalmente inestabilidades. Al final, estas inestabilidades en el flujo se hacen caóticas, dando lugar a la aparición de turbulencia. La funcionalidad Gravedad, utilizada para modelar flotabilidad en el módulo CFD, ahora incluye la opción de tener en cuenta la turbulencia inducida por flotabilidad seleccionando la correspondiente casilla Include buoyancy-induced turbulence. Esta contribución al flujo turbulento entonces puede definirse automáticamente a través del acoplamiento multifísico Flujo no isotérmico o a través del número de turbulencia de Schmidt definido por el usuario.

Condición de contorno de entrada para flujo turbulento completamente desarrollado

La condición de contorno Entrada para flujo turbulento completamente desarrollado proporciona los valores del perfil de velocidad y variable de turbulencia en un corte transversal de la entrada, considerando que el flujo hacia arriba del canal de entrada es de una cierta longitud y que el flujo está completamente desarrollado. En versiones previas de COMSOL®, un estimador aceptable de la sección cruzada del perfil de velocidad habría requerido el modelado de una sección muy larga de la entrada en el canal. La nueva condición de contorno proporciona un perfil de entrada muy preciso sin la necesidad de geometría adicional y por tanto reduce los recursos computacionales.

La entrada de una tobera con sección cruzada en estrella se modela utilizando la condición de entrada con flujo turbulento completamente desarrollado.

Nueva condición de contorno: Flujo de entrada

La nueva condición de contorno Inflow aplica un flujo de entrada de calor desde un dominio virtual, que se ha excluido del modelo para simplificar el análisis, con condiciones de flujo ascendente conocido. Al aplicarse en las entradas, donde previamente se hubiera aplicado una condición de contorno de Temperatura, la condición de Inflow tiene en cuenta la temperatura y presión del fenómeno de flujo ascendente. Adicionalmente, no limita la temperatura en las aristas adyacentes a la entrada (o puntos en 2D), pero en su lugar asigna un flujo de calor que es consistente con las condiciones de flujo ascendente. en general, esto lleva a modelos físicos más precisos y realistas. Todos los modelos aplicables en la Biblioteca de aplicaciones se han actualizado para aprovechar esta condición de contorno.

Interfaces de maquinaria rotativa con malla móvil renovadas

La interfaz, Maquinaria rotativa, flujo de fluido ha sido mejorada separando el nodo de Dominio giratorio de la física del flujo de fluido. Al añadir una de estas interfaces, se añade la interfaz de flujo monofásico así como un nodo de Dominio giratorio bajo Definiciones > Malla móvil. Con esta separación ahora se puede combinar cualquier interfaz de flujo de fluido con maquinaria rotativa. Incluso con esta creciente flexibilidad, definir flujo de fluido en maquinaria rotativa y la malla móvil separada es igual de fácil que con las versiones previas de COMSOL Multiphysics®. La malla móvil controla el marco espacial en un modelo y puede aplicarse a todas las interfaces físicas en un modelo donde los dominios estén girando. Como ejemplo, esto simplifica la combinación de flujo de fluido con transporte de especies químicas en mezcladores y reactores agitados.

Nueva interfaz de interacción fluido-estructura que soporta todos los modelos de turbulencia

Un nuevo acoplamiento multifísico de Interacción fluido-estructura ha reemplazado la interfaz utilizada en versiones previas de COMSOL®. El nuevo acoplamiento se ajusta al estilo moderno, con un número de interfaces físicas simples y nodos multifísicos para acoplarlos entre si. Con este enfoque toda la funcionalidad en las interfaces físicas constituyentes está disponible para modelar FSI. En el lado estructural ahora se dispone de muchas condiciones de contorno y modelos de materiales adicionales para el análisis FSI; por ejemplo, dominio rígido, piezoeléctrico y modelos de material elástico no lineal. En la parte de fluido, ahora todos los modelos de turbulencia están disponibles así como una serie de nuevas condiciones de contorno. Tras añadir una interfaz de Interacción fluido-estructura desde el Asistente de modelo, se obtiene una interfaz de Mecánica de sólidos, una interfaz de Flujo laminar, un nodo de acoplamiento multifísico de Interacción fluido-estructura y un nodo de Malla móvil en la sección de Definiciones. Todos los modelos FSI de la Biblioteca de aplicaciones han sido actualizados para incluir esta nueva funcionalidad de acoplamiento.

Presión (tabla de color) y deformación (exagerada en un factor 50 en la superficie) del alerón de un coche deportivo sujeto a flujo turbulento (líneas de flujo) de 200 km/h (125 mph) en un banco de pruebas. El modelo se define utilizando interacción fluido-estructura de un sentido en la nueva interfaz física.

Rendimiento y estabilidad para problemas dependientes del tiempo sustancialmente mejorados

Se ha modificado la estrategia del resolvedor para problemas dependientes del tiempo, dando lugar a un proceso de solución más suave y robusto que es 50% más rápido sin pérdida alguna de precisión.

Modelo dependiente del tiempo del flujo alrededor de una esfera creando un vórtice de Karman en un camino en bajada, resuelto más rápidamente en COMSOL Multiphysics® versión 5.3a.

Interfaz de flujo en medios libre y poroso renovada

Con la nueva versión de la interfaz Flujo en medio libre y poroso se puede acoplar flujo laminar o libre turbulento con flujo en medios porosos. Esta interfaz sigue siendo única en su acoplamiento con las interfaces electroquímicas para el modelado de electrodos porosos.

Modelo de permeabilidad de Kozeny-Carman

El modelo de permeabilidad de Kozeny-Carman, disponible para la interfaz de Ley de Darcy en COMSOL Multiphysics 5.3a, permite estimar la permeabilidad de medios granulares a partir de la porosidad y el diámetro de las partículas.

Funcionalidad de barrera fina en la interfaz de Ley de Darcy para dos fases

La interfaz de Ley de Darcy para dos fases ahora puede utilizarse para definir paredes permeables en contornos interiores. Estos contornos interiores son utilizados para representar estructuras delgadas, de baja permeabilidad. La funcionalidad Barrera fina evita un mallado costoso de estructuras finas, como geotextiles o placas perforadas. Además, la permeabilidad de la pared interior puede ser isotrópica o anisotrópica.

Nuevo modelo tutorial: Flow in a hydrocyclone

El modelo de turbulencia v2-f introducido en la última versión es adecuado para modelar hidrociclones, dando resultados con alta precisión. Por lo tanto, se ha incluido este modelo tutorial para ayudar a implementar este modelo de turbulencia en los diseños. Los resultados muestran el campo de velocidad y la caída de presión en el hidrociclón, ambos en gran concordancia con la literatura científica.

Flujo y trayectorias de partículas en un hidrociclón. Las partículas más ligeras son arrastradas por el flujo y siguen el flujo ascendiente principal hacia la salida superior. Las partículas más pesadas son expulsadas radialmente hacia afuera debido a la fuerza centrífuga y salen juntas con una pequeña fracción del flujo a través de la salida inferior.

Nuevo modelo tutorial: Acoustic liner with a grazing background flow

Este modelo muestra como calcular las propiedades acústicas de un revestimiento acústico con un flujo itinerante. El revestimiento consta de ocho resonadores con finas aperturas y el flujo itinerante de segundo plano es un Mach 0.3. Se calcula el nivel de presión de sonido sobre el revestimiento y se comparan los resultados con los publicados en artículos de investigación. El modelo primero calcula el flujo utilizando el modelo de turbulencia SST disponible en el módulo CFD. Entonces se calcula la acústica utilizando la interfaz Navier-Stokes linealizada, domino frecuencial del módulo Acoustics.

Nótese que para correr este modelo es necesario disponer del CFD Module

Nuevo modelo tutorial: Coriolis Flow Meter

Se utiliza un medidor de flujo de Coriolis, también conocido como medidor de flujo de masa o medidor de flujo inercial, para medir la tasa de flujo de masa de un fluido viajando a su través. Esto hace uso del hecho que la inercia del fluido a través de un tubo oscilante causa que el tubo se tuerza en proporción con la tasa de flujo de masa. Típicamente, la densidad y por tanto la tasa de flujo volumétrico pueden también calcularse utilizando el dispositivo.

Este modelo muestra cómo simular un medidor de flujo de Coriolis genérico con una geometría curvada. Cuando el fluido pasa a través de la estructura elástica, un conducto curvo, éste interactúa con el movimiento del conducto cuando vibra. La diferencia de fase entre la deformación de dos puntos del conducto es causada por el efecto de Coriolis y puede evaluarse la tasa de flujo de masa a través del sistema.

Este modelo utiliza la interfaz de Navier-Stokes linealizada, dominio frecuencial acoplada a la interfaz de Mecánica de sólidos utilizando el acoplamiento multifísico integrado. El flujo medio de segundo plano se modela utilizando la interfaz de Flujo turbulento, SST. De esta manera puede modelarse la interacción fluido-estructura (FSI) eficientemente en el dominio de la frecuencia.

5.3

NOVEDADES

Los usuarios de CFD, encontrarán en la versión 5.3 del módulo un nuevo modelo de turbulencia v2-f para simulaciones sobre superficies curvas, un resolvedor multigrid algebraico (AMG) que mejora en gran medida la solución de simulaciones CFD y un tratamiento automático de paredes para proporcionar una alta precisión en flujos turbulentos.

Nueva interfaz de Flujo de fluido para el modelo de turbulencia v2-f

El modelo de turbulencia v2-f, que es una extensión del modelo k-ε, proporciona soluciones de alta precisión para flujos con fuerte anisotropía de turbulencia. Un ejemplo de cuando utilizar este modelo de turbulencia mejor que otros es cuando el flujo ocurre sobre superficies curvas, como es el caso del separador ciclónico presentado en la imagen. Este modelo captura con éxito el patrón del flujo, incluyendo el vórtice libre, que es inherentemente difícil en simulaciones ciclónicas y es prácticamente imposible de realizar con modelos de turbulencia estándar de dos ecuaciones.

Líneas de corriente y campo de presión (izquierda) y núcleo del vórtice (derecha) en un modelo del flujo en un separador ciclónico.

Tratamiento de pared automática para flujo turbulento

Nueva fucionalidad para flujo turbulento limitado por pared que permite la conmutación automática entre una formulación de modelo de turbulencia con número de Reynolds bajo y funciones pared para resolver el modelo. Esta funcionalidad está disponible y se selecciona por defecto para los siguientes modelos de turbulencia: Algebraic yPlus, L-VEL, k-ω, SST, k-ω con bajo núermo de Reynolds, Spalart Allmaras, y v2-f.

Si la resolución de la malla cercana a la pared es adecuada, entonces se utiliza una formulación con bajo Reynolds. Sin embargo, cuando la malla es demasiado gruesa, en su lugar se utilizan automáticamente funciones de pared junto con el modelo de turbulencia seleccionado. Los cambios entre los dos pueden producirse en el mismo modelo. La funcionalidad para tratar paredes automáticamente para flujos turbulentos proporciona la precisión permitida por la resolución de la malla, a la vez que hereda la robustez proporcionada por las funciones de pared.

La resolución en la malla de pared en unidades adimensionales viscosas (color Aurora Borealis, en esta figura) determina la funcionalidad para tratar paredes automáticamente — con una formulación de modelo de turbulencia con bajo Reynolds o con una función pared. Mientras más bajo sea el valor de las unidades viscosas adimensionales, más altá será la resolución de la malla de la pared y la aplicabilidad par usar una formulación de modelo de turbulencia con bajo Reynolds.

Traducción automática entre modelos de turbulencia

Una estrategia exitosa para modelar flujos turbulentos es empezar con un modelo de turbulencia relativamente simple para obtener una buena comprensión del sistema y para solucionar problemas de configuración del modelo. Una vez se dispone de un modelo de trabajo que da resultados razonables, un posible siguiente paso sería utilizar un modelo de turbulencia más sofisticado - y posiblemente más costoso computacionalmente hablando - para obtener una mayor precisión.

Para este propósito, se ha introducido una nueva funcionalidad que "traduce" el significado de las variables de turbulencia de un modelo de turbulencia a otro. Esto significa que no hay que redefinir los ajustes del dominio y las condiciones de contorno para un segundo modelo de turbulencia. Adicionalmente se puede utilizar la solución existente como condición inicial para obtener una robustez mayor y una conversión más rápida en la solución del segundo problema de modelo de turbulencia.

Resolvedor AMG (Algebraic Multigrid) para CFD

El método SA-AMG (smoothed aggregation algebraic multigrid) o Agregación algebraica suavizada multi-rejilla se ha ampliado para trabajar con los suavizadores especializados para CFD en COMSOL Multiphysics®: SCGS, Vanka y SOR Line.

El uso del resolvedor alternativo de multi-rejilla geométrica requiere considerar tres niveles de malla, que puede crear problemas cuando se intentan mallar y resolver modelos con geometrías variables de diferentes tamaños. El resolvedor SA-AMG únicamente requiere un nivel de malla, haciendo el proceso de mallado mucho más fácil y el proceso de resolución mucho más robusto para grandes problemas y geometrías "difíciles".

Por ejemplo, en el modelo de interacción fluido-estructura de un panel solar (en la imagen inferior), los puntales y barras que soportan los paneles son pequeños en comparación con el dominio del aire que al su alrededor. Esta diferencia de dimensiones dificulta mallar eficientemente el dominio del aire junto con las piezas pequeñas y componentes, que sería todavía más difícil si se tuvieran que crear tres mallas de diferentes tamaños. El resolvedor SA-AMG requiere únicamente un nivel de mallado, lo que es mucho más fácil de obtener.

Flujo de fluido más allá de un panel solar y la distribución de presión en su superficie experimentando un comportamiento de interacción fluido-estructura. La diferencia de las dimensiones de los puntales y barras del soporte respecto al dominio del aire circundante lleva a retos importantes al mallar el modelo. Con el resolvedor SA-AMG, solo se requiere un nivel de mallado para el proceso de resolución, lo que la hace mucho más rápida y fácil de obtener en comparación con el proceso de resolución con el resolvedor GMG, que requiere tres niveles de malla.

Nueva formulación y tutoriales para flujo con alto número de Mach

La interfaz Flujo con número Mach alto combina las ecuaciones de los momentos con las ecuaciones de energía para flujos no viscosos cercanos o por encima de Mach 1. Esto se ha mejorado ahora para obtener una mejor precisión a través del desarrollo de una formulación de ecuaciones de los momentos. Además, tres nuevos modelos tutoriales que ilustran flujos supersónicos se han incluido en la Librería de aplicaciones: los tutoriales Euler Bump 3D, Expansion Fan y Supersonic Ejector. Todos estos ejemplos resproducen resultados de estudios científicos.

Diamantes de choque en el campo de velocidad del flujo supersónico de un modelo de eyector supersónico.

Nueva condición de contorno Pared interior

Las interfaces de Ley de Darcy, Ecuaciones de Richards y Ley de Darcy de dos fases ahora pueden definir paredes interiores finas. La funcionalidad Pared fina es útil para evitar mallar estructuras impermeables incrustadas en medios porosos, como paredes de retención, placas, lonchas, etc, reduciendo de esa manera tiempo y recursos computacionales.

Nueva condición de contorno Barrera fina

En las interfaces de Ley de Darcy y Ecuaciones de Richards ahora se pueden definir paredes permeables en contornos interiores con la condición de contorno Thin barrier. Estos contornos internos se utilizan típicamente para representar estructuras delgadas con baja permeabilidad. Con la condición de contorno de Barrera fina se evita mallar estructuras delgadas como geotextiles o placas perforadas, reduciendo así el tiempo y los recursos computacionales.

Nuevo tutorial: Resonador de Helmholtz con flujo, interacción de flujo y acústica

Los resonadores de Helmholtz se utilizan en sistemas de escape, ya que pueden atenuar una estrecha banda de frecuencias específica. La presencia de un flujo en el sistema altera las propiedades acústicas del resonador y las pérdidas de transmisión del subsistema. En este modelo tutorial, se sitúa un resonador de Helmholtz como una rama lateral de un conducto principal. Se investigan las pérdidas de transmisión a través del canal principal al introducir un flujo.

Se calcula el flujo principal con el modelo de turbulencia SST para Ma = 0.05 y Ma = 0.1. Entonces se resuelve el problema acústico utilizando la interfaz Navier-Stokes linealizado, Dominio de la frecuencia (LNS). Se acoplan la velocidad media del flujo, la presión y la viscosidad turbulenta al modelo LNS. Se comparan los resultados con medidas encontradas en un artículo en un boletín y las amplitudes y las posiciones de las resonancias muestran una muy buena concordancia con los datos medidos (tal y como se ve en el gráfico 1D). El balance entre los efectos de atenuación y flujo necesita ser modelado rigurosamente para que las posiciones de las resonancias sean correctos.

Nota: Este modelo requere los módulos Acoustics Module y CFD Module.

Distribución de nivel de presión sonora acústica (frente), líneas de superficie (medio), y amplitud de velocidad de flujo de fondo (detrás) en un resonador Helmholtz localizado como una rama lateral en un canal principal.

Pérdidas de transmisión utilizando el modelo LNS para tres configuraciones de flujo.

Nueva interfaz de flujo reactivo en medios porosos

Modelar camas empacadas, reactores monolíticos y otros reactores heterogéneos catalíticos se simplifica sustancialmente con la interfaz de Flujo reactivo en medios porosos. Esta define la difusión, convección, migración y reacción de especies químicas para flujo en medios porosos, sin tener que configurar interfaces separadas y acoplarlas. La interfaz multifísica automáticamente combina todos los acoplamientos e interfaces físicas requeridas para el modelado de catálisis heterogédneas junto con flujo en medios porosos y tranporte de especies químicas diluidas o concentradas.

Como que esta interfaz multifísica complementa a otras similares para flujo laminar y turbulento, se puede cambiar o definir nuevos acoplamientos a otros tipos de modelos de flujo sin tener que redefinir y configurar una nueva interfaz para los fenómenos físicos participantes. La ventana de Ajustes permite seleccionar el tipo de flujo a modelar así como el transporte de las especies químicas, sin pérdida de ninguna de las propiedades de los materiales definidas o las cinéticas de reacción. Esto significa que se pueden comparar diferentes estructuras de reactores o modelar flujo tanto en medios libres como en medios porosos en un reactor, incluso cuando los dos regímenes están conectados (ver imagen).

Modelado de un microrreactor poroso mostrando las isosuperficies de concentración de un reactivo inyectado a través de una aguja vertical en un flujo libre que contiene un segundo reactante que entonces se fuerza a través de una sección de medios porosos catalítica monolítica del reactor. El modelo ahora puede ser definido completamente con la nueva interfaz multifísica de Flujo reactivo en medios porosos.

Nueva interfaz de Tranporte de especies diluidas en fracturas

Las Fractura tienen un grosor que es muy pequeño en comparación con sus dimensiones de longitud y anchura. A menudo es difícil de modelar el tranporte de especies químicas en tales fracturas teniendo que mallar el grosor de la superficie de la fractura, debido a la relación de aspecto que hay que tratar por las grandes diferencias en las dimensiones de los tamaños. La nueva interfaz de Transportr de especies diluidas en fracturas trata la fractura como una placa, donde únicamente las dimensiones transversales son malladas como una malla superficial..

La interfaz permite definir el grosor medio de la fractura, así como la porosidad en los casos donde la fractura se considera como una estructura porosa. Para el transporte de especies químicas, la interfaz permite la definición de modelos de difusividad efectiva para incluir efectos de porosidad. Se puede acoplar transporte convectivo a una interfaz de Flujo de película delgada o incluyendo sus propias ecuaciones para definir el flujo del fluido a través de la fractura. Además, puede definirse que ocurran reacciones químicas dentro de las fracturas, en sus superficies o en un medio poroso que abarque la fractura.

Transporte de especies diluidas a lo largo de una superficies de fractura ligeramente curvada. La superficie curvada consta de una tortuoso camino grabado a tavés de la superficies donde existen flujo y tranporte de especies químicas.

Superficies de fractura en la interfaz de Transporte de especies diluidas en medios porosos

En casos donde el tranporte courre en una fractura, estructura porosa 3D, la nueva condición de contorno Fractura permite modelar transporte en fracturas delgadas sin tener que mallarlas como entidades 3D. La condición de contorno Fractura es incluida en la interfaz de Transporte de especies diluidas en medios porosos (ver imagen) y tiene los mismos ajustes que la interfaz de Tranporte de especies diluidas en fracturas (descrita aneriormente). El flujo de fluido y el tranporte de especies químicas se acoplan perfectamente entre una estructura de medio poroso 3D y un flujo de fluido y tranporte de especies químicas en una fractura.

la imagen inferior muestra el campo de concentración en un modelo de reactor poroso. En el modelo, una fractura retorcida "filtra" reactantes profundamente en el catalizador poroso, de izquierda a derecha, a una velocidad más rápida que el tranporte a través del medio poroso. Esto ocurre así porque la superficie de la fractura tiene una porosidad media mucho más alta en comparación con el catalizador poroso circundante, que proporciona una tasa de tranporte de masa más alto.

Niveles de concentración a través del reactor 3D y concentración de superficie en la superficie de la fractura. La tasa de transporte de masa más alta en la superficie de la fractura proporciona una penetración más grande (de derecha a izquierda) de especies no reaccionadas en la cama del catalizador. Se puede ver que el cambio en la concentración de derecha a izquierda es muy pequeña en la superficie de la fractura (de 0.63 a 0.62 mol/m³)

5.2a

NOVEDADES

Los usuarios del módulo CFD encontrarán en la versión 5.2a una nueva opción para realizar cálculos más rápidos de ciertas simulaciones de flujo no isotérmico, la posibilidad de tener en cuenta fácilmente la gravedad en aplicaciones CFD, la opción de usar la aproximación Boussinesq para modelar flujo no isotérmico incomprensible y otras novedades.

Opción de flujo débilmente compresible
La nueva opción de flujo débilmente compresible para Compresibilidad puede utilizarse para flujo no isotérmico cuando las variaciones de densidad respecto a la presión son despreciables. Ese es el caso para la mayoría de flujos con números Mach menores que 0.3. La ventaja de utilizar esta opción en lugar de la de flujo Compresible (Ma < 0.3) es que las ondas de presión, que viajen a la velocidad del sonido, no necesitan ser resueltas en simulaciones dependientes del tiempo. Esto permite utilizar pasos temporales más grandes y el resultado son cálculos más rápidos.

Problema de referencia de ventilación de desplazamiento resuelto utilizando la nueva opción de flujo débilmente compresible. El gráfico muestra la temperatura (K) sobre isosuperficies, superficies, y líneas de flujo para el campo de velocidad.

Para la opción de flujo incompresible, los valores de Referencia y {ref} son utilizados para definir las propiedades del fluido, como ρ y μ. Para la nueva opción Débilmente compresible, las propiedades del fluido son funciones de la temperatura (preferiblemente tomadas de una interfaz de transferencia de calor), pero no la presión. Por lo tanto, y {ref},\,T). Para la opción de Flujo compresible (Ma<0.3), tanto p y T son utilizados para evaluar las propiedades del fluido. La notación (Ma < 0.3) indica que la estabilización y las condiciones de contorno pueden no ser adecuadas para número Mach más altos, aunque la forma completamente compresible de las ecuaciones de continuidad, momento y energía son resueltas.

Nueva funcionalidad y propiedad de gravedad
Ahora se dispone de una propiedad de gravedad para las interfaces de Flujo monofásico y Flujo no isotérmico. Cuando se selecciona la casilla Incluir gravedad, una fuerza de volumen igual a g se añade en todos los dominios donde la interfaz de flujo de fluido está activa, y una funcionalidad de Gravedad aparece en el árbol del modelo. La propiedad de Gravedad añade una opción para compensar la presión hidrostática donde se especifique una condición de contorno del tipo presión, como una Salida, Contorno abierto o condición de tensión de contorno.

Existe una posibilidad de definir una posición de referencia que defina donde las presión y temperatura toman sus valores de referencia. La posición de referencia es utilizada por las funcionalidades de condiciones de contorno para compensar la presión hidrostática. Por ejemplo, cuando la opción para compensar la presión hidrostática es seleccionada para un contorno de Salida, se añade una distribución de presión igual a a la presión definida por el usuario en la salida. Esta compensación es exacta para flujo incompresible, mientras que para las otras dos opciones de compresibilidad proporciona una buena aproximación del perfil de presión en la salida. Adicionalmente existe una opción para utilizar la presión reducida, por ejemplo, para incluir automáticamente la presión hidrostática en la definición de la variable dependiente para la presión.

 

Simulación de una corriente de gravedad de activación generada por una discontinuidad de salinidad.

 

La aproximación de Boussinesq en Flujo no isotérmico

Cuando se simula un flujo no isotérmico incompresible utilizando un material para el que el coeficiente de expansión térmica está definido, una fuerza de flotabilidad con una dependencia lineal de la temperatura se añade de forma automática, mientras que todas las propiedades del fluido (como la densidad, viscosidad y conductividad térmica) se mantienen constantes. Generalmente conocida como la aproximación de Boussinesq, es una aproximación de modelado popular para aplicaciones de flujo no isotérmico. Como alternativa a especificar el punto de linealización utilizando un material definido internamente, se puede definir la densidad de referencia y coeficiente de expansión térmica explícitamente en el nodo Multifísica de flujo no isotérmico.

Temperatura (arriba) y amplitud de velocidad (abajo) para convección entre dos placas paralelas calentadas desde abajo, simulado utilizando la aproximación de Boussinesq.

 

Flujo de remolino para la funcionalidad de ventilador
Ahora se puede escoger una opción para el flujo de remolino como una dirección de Flujo en la entrada. El remolino en el lado descendente del ventilador se determina configurando la velocidad de rotación y una relación de remolino, definido por una velocidad angular del flujo comparado con la de las palas.

Flujo de remolino generado en el lado descendente de un ventilador localizado en la entrada de un conducto.

Subfunionalidad de trabajo de presión ahora disponible para transferencia de calor en medios porosos
La temperatura de la parte de fluido de un medio poroso puede verse influenciada por el trabajo realizado sobre él por cambios de la presión. Para reflejar esto en los modelos, la funcionalidad de Trabajo de presión se ha actualizado para soportar medios porosos además de flujo de fluido libre y ahora está disponible como una subfuncionaliad del nodo de Medio porosos.

Nueva interfaz Multifísica de flujo reactivo
Para mejorar el estudio del flujo de fluido y reacciones en gases y líquidos, la nueva interfaz multifísica de Flujo reactivo combina la interfaz de Flujo monofásico y Transporte de especies concentradas. Previamente disponible como una interfaz independiente, la nueva interfaz multifísica de Flujo reactivo proporciona un control mejor de los ajustes en cada interfaz física así como el acoplamiento multifísico entre ellas.

Usando el nuevo acoplamiento de Flujo reactivo, el proceso de resolver cualquiera de las interfaces acopladas por separado, o al mismo tiempo, se ha mejorado significativamente. En flujo reactivo, esto es importante para generar condiciones iniciales adecuadas o para verificar cómo los resultados se están viendo afectados por acoplamiento. La interfaz multifísica de Flujo reactivo soporta tanto flujos reactivos turbulentos como laminares, así como flujo y reacciones en medios porosos.

Nueva funcionalidad en Transporte de especies concentradas: Propiedades de transporte en medios porosos
La nueva funcionalidad de Transporte de medios porosos permite el estudio de transporte de multicomponentes en una solución que fluye a través de un medio poroso. La nueva funcionalidad incluye modelos para calcular propiedades del transporte efectivo que son dependiente de la porosidad del material en combinación con transporte en mezclas concentradas.

La distribución de porosidad en un reactor para la descomposición térmica del metano en una catalizador sólido Ni-Al203 es estudiada utilizando la funcionalidad de Propiedades de transporte en medios porosos. La porosidad decrece ca medida que se forma hollín en la reacción de descomposición.

Paso a paso pseudotemporal en la interfaz de Transporte de especies concentradas
La nueva funcionalidad de paso a paso pseudotemporal para la interfaz de Transporte de especies concentradas mejora significativamente las velocidades de convergencia de los resolvedores para estudios estacionarios. Es específicamente beneficiosa cuando el flujo de especies es dominada por advección (números de Péclet grandes), por ejemplo en flujos reactivos turbulentos.

5.2

Nueva interfaz de flujo multifase: Three-Phase Flow,Phase Field

La nueva interfaz Three-Phase Flow, Phase Field puede utilizarse para modelar el flujo e interacción de tres fluidos inmiscibles diferentes cuando se necesita estudiar las posiciones exactas de las interfaces que separan los fluidos. Este fenómeno también es conocido como flujo separado con seguimiento de superficie. Las interfaces fluido-fluido son seguidas utilizando una formulación de campo de fase ternaria que considera las diferencias entre las densidades y viscosidades de los fluidos e incluye los efectos de la tensión superficial. El método del campo de fase puede manejar líneas de contacto móviles en contornos no deslizantes. En el ejemplo de la derecha, una burbuja de gas (la superficie gris representa la interfaz gas-líquido) sube a través de una capa de líquido pesado (la superficie azul representa la interfaz líquido-líquido) y dentro de un líquido más ligero. Una parte del líquido pesado es atraído dentro de la estela de la burbuja de gas y transportado dentro del líquido ligero, donde se hace negativamente flotante y cae hacia la interfaz líquido-líquido. Un gráfico de superficie de la amplitud de la velocidad (el gráfico de superficie arcoiris) sobre un corte central se proyecta sobre la pared trasera del contenedor para mejorar la visualización de las interfaces líquido-líquido y líquido-gas. El acoplamiento multifísico predefinido Three-Phase Flow combina una interfaz de flujo laminar con una interfaz de campo de fase ternario. El movimiento de las interfaces fluido-fluido se determinan mediante la minimización de la energía libre. Se dispone de librerías de coeficientes de tensión superficial líquido-líquido y líquido-gas. En la funcionalidad de paredes húmedas Wetted Wall se puede especificar el ángulo de contacto para pares de fluidos en superficies sólidas.

Un flujo entre un gas y dos líquidos simulado con la interfaz Laminar Three-Phase Flow, Phase Field.

 

Nueva interfaz de matemáticas: Campo de fase ternario
La correspondiente interfaz Ternary Phase Field, utilizada para seguir las interfaces móviles entre tres fases inmiscibles en los módulos CFD y Microfluidics, también es una interfaz Mathematics independiente.

Novedades en la interfaz de flujo fluido en maquinaria rotatoria: "Turbulent Flow, Algebraic yPlus" y "Turbulent Flow, L-VEL"

En las interfaces de máquinas rotativas, existen dos modelos de flujo turbulento: Turbulent Flow, Algebraic yPlus y Turbulent Flow, L-VEL. Para estos modelos la viscosidad turbulenta se determina utilizando dos extensiones diferentes de la ley de pared logarítmica. El número de Reynolds local para estos modelos se basa en la distancia a la pared más cercana. Las ventajas de esta aproximación son que no se necesitan resolver ecuaciones de transporte adicionales y no se necesita especificar condiciones de entrada o salida para las variables de turbulencia. Los modelos de turbulencia algebraicos son computacionalmente más baratos y robustos (pero generalmente menos precisos) que los modelos de turbulencia de ecuación de transporte, como los modelos k-ε y k-ω.

El campo de velocidad y líneas de flujo (coloreadas por la viscosidad turbulenta) en un mezclador de impulsor en ancla, simulado don el modelo de turbulencia algebraica yPlus.

 

Nueva funcionalidad en la interfaz de flujo de fluido de máquinas rotativas: Superficie libre estacionaria
Al resolver un flujo casi en equilibrio utilizando el tipo de estudio Frozen Rotor ahora se puede estimar la deformación de una superficie libre debida al efecto combinado del flujo de fluido y las fuerzas volumétricas (como la gravedad). Se aplica una presión media en el contorno seleccionado en el cálculo del flujo del fluido. Entonces la elevación de la superficie se evalúa a partir de las variaciones de presión resultantes en el contorno en un paso de estudio de postprocesado.

Líneas de flujo y deformación de superficie debidas al flujo alrededor de un torpedo. El flujo casi en equilibrio se calcula con la interfaz Rotating Machinery, Fluid Flow utilizando una simulación de rotor congelado. La turbulencia se modela con un modelo algebraico yPlus, y la elevación de la superficie se obtiene con la nueva funcionalidad de Stationary Free Surface.

Correlaciones adicionales para coeficientes de transferencia de calor
La librería de coeficientes de transferencia de calor tiene una nueva correlación de coeficiente de transferencia de calor convectiva para convección natural alrededor de un cilindro fino vertical. Este coeficiente de transferencia de calor permite reemplazar una simulación de flujo no isotérmico con una condición de contorno de flujo de calor sobre los contornos del cilindro para reducir el coste computacional de la simulación.

Nueva app: Diseño de inyector de tinta
Aunque inicialmente se inventaron para utilizarse en las impresoras, los inyectores de tinta se han adoptado para otras áreas de aplicación, como en las ciencias de la vida y en microelectrónica. Las simulaciones pueden ser útiles para mejorar la comprensión del flujo de fluido y para predecir el diseño óptimo de un inyector para una aplicación específica.

El objetivo de la app Inkjet Design es adaptar la forma y operación de un cabezal de inyector de tinta para un tamaño deseado de gota, lo que depende del ángulo de contacto, tensión superficial, viscosidad y densidad del líquido inyectado. Los resultados también revelan cuando el volumen inyectado se rompe en varias gotas antes de fusionarse en una gota final en el substrato.

El flujo de fluido se modela mediante las ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles junto con la tensión superficial, utilizando el método de fijación de niveles para seguir la interfaz del fluido.

Capturas de pantalla de un proceso de eliminación durante la simulación de un inyector de tinta. Los gráficos muestran el perfil (1D del pulso de inyección y la evolución con el tiempo del tamaño de la gota (2D, 3D).

Nueva ap: Optimización de perfil NACA
Las propiedades aerodinámicas de una ala, propulsor o la pala de turbina son una gran extensión determinada por la forma precisa del perfil que se utiliza. La aplicación NACA Airfoil Optimization calcula las dos principales propiedades aerodinámicas (los coeficientes de sustentación y resistencia) de un perfil NACA completamente parametrizado. Puede utilizarse para visualizar como los cambios del grosor del perfil, la inclinación y la longitud total afectan a la aerodinámica.

Cuando se entra el número de Reynolds del flujo de fluido en la app de simulación, se escogen automáticamente las interfaces apropiadas de flujo de fluido y las mallas basándose en este número. Las simulaciones con número de Reynolds bajo se realizan con la interfaz de flujo laminar, mientras que las de número de Reynolds alto utilizan el modelo de turbulencia Spalart-Allmaras, que se ha desarrollado específicamente para simulaciones de diseño de perfiles.

La geometría del perfil está completamente parametrizada por lo que se puede escoger entrar las dimensiones del perfil directamente o dejar que el resolvedor de optimización de la app encuentre la geometría óptima para maximizar la relación sustentación a resistencia.

El flujo turbulento alrededor de un perfil NACA se calcula utilizando el modelo de turbulencia Spalart-Allmaras.

Nueva app: Depósito de tratamiento de agua
Los depósitos de tratamientos de agua se utilizan en procesos a escala industrial para eliminar baterias u otros contaminantes, como para hacer que el agua sea segura para beber.

La aplicación Water Treatment Basin ejemplifica el uso de apps para modelar flujo turbulento y balances de material sujeto a reacciones químicas. Se pueden especificar las dimensiones y la orientación del depósito, los bafles de mezcla y los canales de entrada y salida. También se puede ajustar la velocidad de entrada, la concentración de especies y la constante de tasa de reacción en la reacción de primer orden.

La app resuelve el flujo turbulento a través del depósito y presenta los campos resultantes de flujo y concentración así como el espacio-tiempo, vida media y la caída de presión.

Amplitud de velocidad y líneas de flujo de una simulación de flujo reactivo en un depósito de tratamiento de agua.

5.1

NOVEDADES

Modelo Euler-Euler, interfaz flujo turbulento

En la versión 5.1 se ha introducido una nueva interfaz para flujo bifásico, dispersado, turbulento. El modelo Euler-Euler, en la interfaz flujo turbulento puede manejar grandes ratios de tiempo de relajación de partícula respecto a escalas de tiempo de flujo medio. Esto implica que las partículas en la fase dispersada no tienen que estar en equilibrio de fuerza local con la fase continua. Una ventaja con los modelos de flujo bifásico Euler-Euler que también es capaz de manejar grandes diferencias de densidad entre las fases dispersada y continua, por ejemplo partículas sólidas dispersadas en aire. La turbulencia en esta interfaz se modela utilizando el modelo de turbulencia estándar k-ε incluyendo las restricciones de realizabilidad. La interfaz también incluye opciones para resolver un conjunto de ecuaciones k-ε, una para cada fase (la turbulencia bifásica se pone a fase específica). Por defecto, se aplican los ajustes anteriores.

Instantánea de la simulación de una columna de burbujas utilizando el modelo Euler-Euler, interfaz de flujo turbulento. Se muestran la fase dispersada (gráfico de isoniveles), velocidad de la fase continua (gráfico de vectores), y energía cinética turbulenta de la mezcla (gráfico de cortes).

Acoplamiento de flujo en medios porosos y flujo turbulento

Las interfaces de flujo monofásico ahora pueden modelar flujo turbulento en un medio libre que se acopla a un medio poroso. Se puede activar esta funcionalidad añadiendo un nodo de dominio de Fluido y Propiedades de Matriz para los modelos de turbulencia Algebraic yPlus o L-VEL. Estos modelos de turbulencia ahora están disponibles en los módulos CFD y Heat Transfer, pero todavía se pueden acoplar a las interfaces de flujo en medios porosos disponible en otros módulos.

Se puede empezar con una interfaz de flujo en medios porosos y añadir un dominio de flujo libre o empezar con una interfaz de flujo libre y añadir un dominio poroso. La casilla de habilitación de los dominios en medios porosos añade la funcionalidad de fluido y propiedades de matriz. Las ecuaciones de Brinkman se resuelven en los dominios porosos y las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas en Reynolds se resuelven en dominios de flujo libre.

Finalmente, las capacidades de modelado han sido ampliadas por el hecho de que el término de Forchheimer puede ser añadido a las ecuaciones de flujo en medios porosos. Esto permite la descripción de velocidades intersticiales altas (por ejemplo, altas velocidades en los poros).

Esta figura muestra un filtro poroso, alejado del visor, soportado por una placa sólida perforada. Se bombea un flujo a través del filtro, donde el efecto del filtro poroso y las perforaciones en la placa de soporte en el flujo turbulento es tenido en cuenta en la interfaz de flujo.

Presión capilar en la interfaz de ley de Darcy de dos fases

Uno de los términos importantes en el flujo en medios porosos bifásico es la presión capilar, que significa una fuerza promediada necesaria para mover la interfaz, que separa los dos fluidos, a través del dominio poroso. La fuerza trabaja contra la tensión interfacial entre las dos fases. La presión capilar ahora está disponible como una opción para la funcionalidad Capillary Model en la interfaz de la ley de Darcy de dos fases. Los modelos de presión capilar disponibles son: van Genuchten, Brooks y Corey, y la capacidad de definir uno propio.

Flujo bifásico en un filtro poroso localizado entre dos placas perforadas. El gráfico de colores muestra la saturación de agua, mientras que las líneas representan el flujo total para la mezcla.

Nuevas funcionalidades de entrada y salida para las interfaces del modelo de mezcla y de flujo burbujeante

Para la funcionalidad Inlet/Outlet en la interfaz Mixture Model, cuando la condición de contorno de mezcla se pone a Velocidad, ahora existe una opción de velocidad de entrada/salida normal además de la opción de campo de velocidad.

La nuevas condiciones de contorno dan una mejor estabilidad a la solución del modelo de referencia de reactor de bucle de aire.

Condición de presión

La funcionalidades de entrada para las interfaces de flujo burbujeante y modelo de mezcla se han actualizado con una nueva condición de presión que incluye una opción de supresión de flujo de retorno y la elección de dirección de flujo normal o flujo definido por el usuario. La nueva condición de presión pone la tensión normal en el contorno, lo que es más robusto que la anterior condición de presión/tensión no viscosa.

Condición de supresión de flujo de retorno con condición de fase/gas dispersado exterior

Las interfaces de modelo de mezcla y flujo burbujeante se han actualizado con una nueva condición de presión de salida, que incluye opciones para flujo de retorno suprimido y flujo normal. En algunos casos (incluso cuando el flujo de retorno suprimido es seleccionado), no es posible evitar el flujo de retorno en todo el contorno. Por esta razón, se ha proporcionado la funcionalidad de salida con una sección de condiciones de fase/gas dispersado exterior que incluye un campo de entrada para la densidad del gas fracción/efectivo del volumen de fase dispersada y opciones para especificar la densidad de número cuando se resuelve. Se aplica una formulación Galerkin discontinua para la condición de contorno de fase/gas dispersada para cambiar de una condición de salida de fase/gas dispersada a una condición de concentración de fase/gas dispersada en las partes de la salida donde ocurre el flujo de retorno.

Un ejemplo de flujo de estancamiento de mezcla para el que la fracción de volumen de fase exterior se ha puesto a cero.

Perforaciones para flujo de película delgada

Una nueva funcionalidad de perforaciones está disponible para amortiguación de película delgada, permitiendo modelar flujo de película delgada en estructuras con perforaciones. La funcionalidad Perforaciones actúa como un término sumidero para gases, que es proporcional tanto a la presión ambiental como a la diferencia de presión respecto a la presión ambiental en el otro lado de la superficie perforada. La constante de proporcionalidad es conocida como admitancia de perforación (Y) y puede definirse directamente o determinarla a pardir del modelo Bao.

Opción de movimiento fuera de plano para condicion de contorno de flujo de borde

Se dispone de una nueva opción para condición de contorno de flujo de borde para flujo de película delgada. Seleccionando el movimiento fuera de plano para el tipo de flujo de borde se calcula el gradiente de presión en el contorno utilizando el modelo de Gallis y Torczynski. Se ha visto que este modelo concuerda bien con las simulaciones CFD detalladas y Monte Carlo que modelan tanto el domino de flujo de película delgada como el gas circundante. El modelo aplica tanto para flujos enrarecidos como no enrarecidos con números de Knudsen hasta aproximadamente uno.

Pseudo pasos temporales para el modelo Euler-Euler

Las interfaces del modelo Euler-Euler ahora soportan pseudo pasos temporales, lo que facilita la resolución de modelos estacionarios, especialmente para flujo turbulento. Los ajustes se encuentran en la sección de Ajustes Avanzados al nivel de interfaz.

Dominios de elemento infinito en la interfaz de ley Darcy

La interfaz de la ley de Darcy ahora soporta dominios de elemento infinito y cálculos más avanzados de flujos de contorno.

5.0

Modelos de turbulencia algebraica: yPlus Algebraica y L-VEL Los nuevos modelos de turbulencia algebraica yPlus y L-VEL ofrecen una viscosidad mejorada y son adecuados para flujos interiores como en aplicaciones de enfriamiento electrónico. Los modelos de turbulencia algebraica son computacionalmente menos costosos y más robustos, pero, en general, menos precisos que los modelos de ecuación de transporte como el modelo k−ε o el modelo Spalart-Allmaras. Los nuevos modelos de turbulencia están disponibles en las interfaces de Flujo de Una Fase y en las interfaces multifísicas débilmente acopladas: Flujo No Isotérmico y Transferencia de Calor Conjugada. Nuevas condiciones de contorno de entrada para flujo de fluido La condición de contorno de entrada (inlet) para flujo de fluido se ha revisado para mejorar la conservación de la masa y acelerar y robustecer la convergencia. La nueva funcionalidad de inlet solo tiene una opción de Presión, que corresponde a la opción de Tensión Normal de versiones anteriores. En la ventana de configuración para la nueva opción de Presión, además de un campo editable para la presión, p0, existe un cuadro de verificación para el flujo de vuelta Suprimido. El flujo de vuelta Suprimido reduce la tendencia del fluido a salir del dominio por la entrada. No evita completamente el flujo de vuelta, y en el caso de que existe flujo de vuelta, esta opción incrementa localmente la presión especificada. El flujo reverso puede llevar a problemas de convergencia o soluciones no físicas. La opción de flujo de retorno Suprimido es, por tanto, seleccionado por defecto. La dirección del flujo en la entrada puede ponerse a flujo Normal (el valor por defecto) o definido por el usuario.

Flujo turbulento: Simulación de flujo turbulento en un sistema de tuberías. Los resultados muestran una zona de separación después de la curva, vórtices en la sección de salida, y la caída de presión a lo largo de la tubería.

Modelos de turbulencia mejorados: Los modelos de turbulencia se han revisados para mejorar la estabilidad y la convergencia no lineal.

Estabilidad y propiedades de convergencia mejoradas para ecuaciones de transporte de turbulencia Todos los modelos de turbulencia de ecuación de transporte (k−ϵ,k−ω, SST, k−ϵ con bajo número de Reynolds y Spalart-Allmaras) tiene una convergencia más rápida y propiedades de estabilidad mejoradas en la nueva versión en comparación con las versiones anteriores. Los cambios principales se refieren a regularizaciones y sintonización de parámetros de estabilidad. Para modelos con baja resolución, los resultados aparecen más agudos en la nueva versión debido a la menor cantidad de difusividad introducida mediante esquemas de estabilización consistentes. Pseudo espaciado temporal para interfaces de Modelo de Mezcla y Flujo de Burbuja Las interfaces de Flujo de Burbuja y Modelo de Mezcla ahora soportan pseudo pasos temporales, que facilitan la resolución de modelos estacionarios. Modelo de Turbulencia SST para flujo reactivo El modelo de turbulencia SST ahora está disponible en la interfaz de Flujo Reactivo. SST es un modelo de bajo número de Reynolds que para flujo reactivo significa que soporta el modelo de alto número de Schmidt para mezcla turbulenta. El modelo de alto número de Schmidt puede ser seleccionao en los ajustes de la interfaz Modelos de Turbulencia mejorada para resolvedores iterativos Los modelos de turbulencia ahora son más eficientes para modelos 3D grandes donde es necesario utilizar resolvedores iterativos.

Funcionalidades de ventilador y rejilla mejoradas Las funcionalidades de ventilador, ventilador interior y rejilla ahora son compatibles para flujo turbulento. Para los modelos de turbulencia de ecuación de transporte soportados: k−ϵ, k−ω, SST y k−ϵ con bajo número de Reynolds, la GUI de ventilador en la nueva versión incluye una sección para especificar las variables de turbulencia, k0, ϵ0 o ω0 en el lado posterior del ventilador. Ahora es posible especificar la dirección del flujo de la entrada para las funcionalidades de ventilador y rejilla. Las opciones son flujo Normal (por defecto) y definido por el usuario. Ambas funcionalidades suprimen el flujo de retorno en la entrada incrementando la presión aplicada. La inversión del flujo en los dispositivos de entrada pueden dar lugar a problemas de convergencia o soluciones no físicas. Las funcionalidades de ventilador y rejilla están disponibles en las interfaces de flujo monofase, flujo no isotérmico, transferencia de calor conjugada, flujo reactivo e interacción fluido estructura, geometría fija (requiere el módulo Structural Mechanics o el MEMS Module). Cavitación para flujo de película delgada La interfaz de Flujo de película fina ahora soporta cavitación, que es importante para aplicaciones que involucren lubricación y elastohidrodinámica.

Funcionalidades de ventilador y rejilla mejoradas: Las funcionalidades de ventilador, ventilador interior y rejilla se han mejorado para tener en cuenta la turbulencia. Adicionalmente la funcionalidad de ventilador interior se ha actualizado con la funcionalidad de acoplamiento de Flujo no Isotérmico.

Round Jet Burner: Simulación de la combustión turbulenta en un quemador de chorro cicular. Los resultados muestran la temperatura y la fracción de masa de CO2 en el chorro reactivo.

Anuncio de presión absoluta Para eliminar el riesgo de tener definiciones de referencia de presión inconsistentes en diferentes funcionalidades dentro de un componente, todas las interfaces de flujo de fluido ahora anuncian la presión Absoluta. Cada interfaz que utiliza internamente una presión relativa tiene una entrada de usuario para definir el nivel de presión de Referencia que se configura a nivel de la interfaz física. Las interfaces de flujo de fluido anuncian la presión Absoluta como la suma de las presiones relativas y el nivel de presión de Referencia. La presión Absoluta se detecta automáticamente cuando se necesita en la sección de Entradas del Modelo en la interfaz de fujo de fluido (p. ej. para definir la densidad a partir de la ley del gas ideal) y puede seleccionarse fácilmente en las secciones de Entradas del Modelo o interfaces adjuntas. Nuevo valores por defecto para las Viscosidades de Fase en la Interfaz de Euler-Euler Los nuevos valores por defecto para las viscosidades de fase en la interfaz de Euler-Euler son definidas utilizando una expresión como la de Krieger. Se utilizan subíndices en minúscula para definir propiedades de las fases puras mientras que se utilizan mayúsculas cuando las dos fases coexisten como medios interpenetrantes. Los nuevos valores por defecto dan un problema bien definido numéricamente, y una mejor consistencia con el Modelo de Mezcla. La lista desplegable del modelo de Viscosidad también contiene una opción definida por el Usuario. Nuevas y actualizadas funcionalidades en la Interfaz de Distancia de Pared La interfaz de Distancia de Pared, que puede utilizarse como una interfaz independiente y también se añade cuando se utiliza un modelo de turbulencia que requiera la distancia a la pared más cercana (yPlus algebraico, L-VEL, SST, k−ϵ con bajo número de Reynolds o Spalart-Allmaras), se ha actualizado con una funcionalidad de Continuida más robusta y una funcionalidad de Condición Periódica capaz de modelar periodicidad en contornos no paralelos con mallas no ajustadas. Aplicación de mezclador La rama CFD en la Librería de Aplicaciones incluye una Aplicación de Mezclador para simulaciones de Rotor Congelado de mezclado en recipientes hondos planos o con fondos de plato. Soporta hasta tres impulsores con hojas inclinadas o turbinas Rushton en un único eje. Los efectos de turbulencia se modelan utilizando el modelo yPlus algebraico.