无 格液体流动仿真解决方案——Particleworks

Particleworks是一款领先的液体流动仿真软件。这款前沿的基于粒子算法的求解器，可以轻松地为各种工业问题创建三维模型并分析，从汽车工业中油液的晃动、润滑和冷却，到制药、材料和食品工业中物料的混合、捏合、搅拌等。

凭借其直观的界面、极快的求解器和强大的可视化工具，Particleworks提供了分析液体流动行为所需的所有工具，帮助优化您的工程过程。

无 格方法

Particleworks使用直接从CAD软件中导入的几何，并继续进行分析条件的设置和计算，无需像传统的 格方法CFD软件工具中那样生成 格。Particleworks采用了最新的数值算法——运动粒子模拟MPS (Moving Particle Simulation)。和传统的CFD方法相比，Particleworks无须繁琐的前处理 格划分过程，节省了大量的仿真工作量。

适用于晃动、润滑、混合、喷雾、注射等问题的最佳解决方案

Particleworks通过将流体分解为一系列能够自由运动的离散单元或粒子来分析其运动规律。这种方法可以模拟流体的大变形、聚结和分割以及流动的快速变化，而无需预先进行任何复杂的准备或 格划分。

Particleworks在运动边界问题的模拟中提供了出色的性能，这对于传统方法来说可能是一项非常耗时的任务。在处理齿轮和叶轮等复杂结构时，软件首先将这些结构转换为多边形模型，这样可以很容易地应用详细的运动设置。

仿真流程

加速仿真技术支持当前最新的硬件

Particleworks能够最大限度地利用当前最新的硬件环境，支持多线程（OpenMP）和多进程（MPI），此外还支持CPU的SSE/AVX指令集。

Particleworks还可基于NVIDIA的CUDA架构，在GPU上实现高性能仿真。这可以大大减少计算时间，甚至能够在台式PC上实现同超级计算机和HPC服务器相当的高速计算能力。

最新的NVIDIA? Quadro? GP100可以模拟大约500万粒子，这得益于其内置的16 GB显存。同时使用多个GPU能够进一步增加可以模拟的粒子数量。

最新的Particleworks 6.2支持NVIDIA新一代的GPU架构Volta平台CUDA 9.1。Volta是世界上最强大的GPU架构，是为计算科学和数据科学而开发的计算引擎。这将进一步提高Particleworks的计算速度，并实现数千万粒子的大规模模拟。

多物理场解决方案

Particleworks无需任何复杂的设置，即可轻松模拟流体和粉末、流体和刚体之间的相互作用。可以将Particleworks和分析结构、碰撞、运动、流体和电磁的第三方软件进行耦合模拟，这使得用户能够实现更真实的物理现象模拟，更精确地评估自己的设计。

粉末–液体流动

通过结合Granuleworks的DEM（Discrete Element Method，离散元法）和Particleworks的MPS，可以模拟流体中粉末颗粒的运动。

从Particleworks 6.1版本开始，可以使用曝气分析功能评估气泡的行为，以预测发动机润滑油的状态以及搅拌釜内的化学过程等。当需要研究和气泡相关的设计问题时，该功能非常有用。用户可以：

l 选择模拟的气泡大小

l 计算浮力、壁面力、阻力、气泡消失、气泡合并和气泡破裂

l 基于尺寸大小查看气泡空间分布的统计数据

l 可视化并发现与气泡行为相关的问题

运动–流体

通过强制位移来定义的运动方式，可以直接在Particleworks中进行设置。通过将Particleworks与FunctionBay公司的多体动力学仿真软件RecurDyn相结合，可以在考虑了真实机构运动的情况下模拟流体的流动行为。将RecurDyn计算的力学模型状态（位置和速度信息）发送到Particleworks，并将流体模拟结果（流体作用力）从Particleworks返回到RecurDyn，从而实现运动和流体的双向耦合分析。

液体流动–结构

Particleworks可以将结果数据导出到外部工具中，如Abaqus、ANSYS、NX Nastran和LS-DYNA。每个粒子物理量随时间变化的数据可以导出为CSV文件，然后转换为各种数据格式，如NX Nastran PLOAD4。

例如，在晃动分析中评估油箱和挡板的变形和疲劳耐久性时，Particleworks计算燃油的状态和施加在油箱内壁上的压力分布，而NX Nastran添加压力载荷，并执行线性分析或瞬态响应分析，以评估位移、应变、应力、疲劳等。

液体流动–生热/温度分布

使用粒子的流动数据，Particleworks可以输出对流传热系数，可用于分析气缸盖、电机或钢板的冷却。该功能使用传热系数来模拟墙壁的热通量，然后估算多边形壁面的排热（加热）量。可以模拟流体恒温并且存在边界层的情况。